CN112706567A - 一种新型的无线胎压监测系统 - Google Patents

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Abstract

本发明创造汽车轮胎气压监测领域，具体涉及了一种新型的无线胎压监测系统。一种新型的无线胎压监测系统，包括车载电源和车内感知终端，还包括：电源保护电路，用于保护车载电源的安全，与车载电源电连接；无线供电组块，安装在车轮上，与电源保护电路电连接；传感器驱动组块，与无线供电组块电连接；动态胎压传感器，安装在轮胎的气门嘴中，与传感器驱动组块电连接。本申请采用车载电源代替常规的干电池电源，提使得动态胎压采集电路可以长时间稳定的工作；本申请采用动态胎压传感器代替常规的静态胎压传感器，胎压监测的对象为胎压变化量。

Description

一种新型的无线胎压监测系统
技术领域
本发明创造汽车轮胎气压监测领域，具体涉及了一种新型的无线胎压监测系统。
背景技术
在最新国标《GB26149-2017乘用车轮胎气压监测系统的性能要求和试验方法》中要求整车出厂必须含有胎压监测系统，传统的胎压检测装置使用纽扣电池供电。具体的是将纽扣电池安装在胎压监测传感器上，然后再将胎压监测传感器设置在车轮上，对胎压进行采集，并将采集结果传输到车内感知终端。但是由于现行的胎压监测传感器使用纽扣电池或其他类型电池作为供电源，通常每2至3年需要更换一次电池，均无法满足整个汽车寿命时长内的工作需求。
在传统的胎压检测领域，这种使用纽扣电池或者其他类型电池的胎压监测传感器，为了做到相对较低的低功耗，使用了较长周期的数据采集与通信间隔，这样的方式导致胎压变化量不能及时的传输到车内感知终端。
在传统的胎压检测领域，胎压监测传感器采集的是一个静态胎压量，且为了适应整个乘用车的胎压范围，通常灵敏度非常低。
发明创造内容
针对上述存在的技术问题，本发明创造提出了一种新型的无线胎压监测系统。
为了实现上述目的，本发明创造所采用的技术方案是，一种新型的无线胎压监测系统，包括车载电源和车内感知终端，还包括：电源保护电路，用于保护车载电源的安全，与车载电源电连接；无线供电组块，安装在车轮上，与电源保护电路电连接；传感器驱动组块，与无线供电组块电连接；动态胎压传感器，安装在轮胎的气门嘴中，与传感器驱动组块电连接。
作为优选，所述的无线供电组块包括：电能发射线圈，安装在车轮的刹车片保护罩上，与电源保护电路电连接；电能接收线圈，有若干个，均匀固定安装在车轮的轮毂内侧的外壁上，与传感器驱动组块电连接，用于接收电能发射线圈发射的电能；在车轮转动过程中，所述电能接收线圈与电能发射线圈处于同心圆的旋转运动状态，各个电能接收线圈交替接收能量。
作为优选，所述的电能发射线圈与刹车片保护罩之间，以及电能接收线圈与轮毂之间设置有电磁隔绝结构，所述电磁隔绝结构用于减少电能在无线传输过程中产生涡流，提升无线电能传输效率；所述的电磁隔绝结构的一面与刹车片或轮毂固定连接，另一面与电能发射线圈或电能接收线圈固定连接。
作为优选，所述的电磁隔绝结构为软磁片。
作为优选，所述的传感器驱动组块中设置有无线传输电路，使得动态胎压传感器与车内感知终端实现无线通信。
作为优选，所述的传感器驱动组块中的无线传输电路使用蓝牙通信的方式实现数据传输。
作为优选，所述的传感器驱动组块的驱动类型为0～20mA 24VDC恒流源。
作为优选，所述的动态胎压传感器为压电式动态胎压传感器。
作为优选，所述的电源保护电路为：熔断保险丝F1的第一端与车载电源连接，熔断保险丝F1的第二端与稳压二极管D2的负极连接；稳压二极管D2的负极与二极管D1的正极连接，二极管D1的负极与电阻R1的第一端连接；稳压二极管D2的正极接地，极性电容C1的正极与二极管D1的负极连接，极性电容C1的负极与稳压二极管D2的正极连接；极性电容C2的正极与极性电容C1的正极连接，极性电容C2的负极与极性电容C1的负极连接；电容C3的第一端与极性电容C2的正极连接，电容C3的第二端与极性电容C2的负极连接；电容C4的第一端与电容C3的第一端连接，电容C4的第二端与电容C3的第二端连接；电阻R1的第二端与三极管Q1的集电极连接，电阻R2的第二端与电阻R1的第一端连接，电阻R2的第二端与电容C5的第一端连接，电容C5的第二端接地；稳压二极管Q3的正极与电容C5的第二端连接，稳压二极管D3的负极与电容C5的第一端连接；三极管Q1的基极与稳压二极管D3的负极连接，三极管Q1的发射极与电容C6的第二端连接，电容C6的第一端接地；电容C7的第一端与电容C6的第一端连接，电容C7的第二端与电容C6的第二端连接。
本发明创造有益效果：本申请采用车载电源代替常规的干电池电源，提使得动态胎压采集电路可以长时间稳定的工作，但由于动态胎压传感器位于车轮上，是随着车轮转动的，所以常规的有线供电方式难以对动态胎压传感器进行功能，所以本申请采用无线供电组块给传感器驱动组块供电。本申请采用动态胎压传感器代替常规的静态胎压传感器，以高频次(大于等于1KHZ)的采样频率采集轮胎内部的气压变化量，可获取有效的轮胎-路面作用引起的胎压变化量。
附图说明
为了更清楚地说明本发明创造具体实施方式，下面将对具体实施方式中所需要使用的附图作简单地介绍。在所有附图中，各元件或部分并不一定按照实际的比例绘制。
图1为该汽车胎压实时监测系统的整体组成示意图
图2为无线供电组块和车轮的位置关系示意图
图3为电磁隔绝结构的安装位置示意图
图4为电源保护电路电路图示意图
附图标记：
1-车载电源，2-电源保护电路，3-无线供电组块，4-传感器驱动组块，5-动态胎压传感器，6-车内感知终端，7-电能发射线圈，8-电能接收线圈，9-刹车盘保护罩，10-轮毂，11-电磁隔绝结构。
具体实施方式
下面将结合附图对本发明创造技术方案的实施例进行详细的描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本发明创造的技术方案，因此只作为示例，而不能以此来限制本发明创造的保护范围。
如图1所示，一种新型的无线胎压监测系统，包括车载电源1和车内感知终端6，还包括：电源保护电路2、无线供电组块3、传感器驱动组块4和动态胎压传感器5。动态胎压传感器5安装在轮胎的气门嘴中，与传感器驱动组块4电连接。动态胎压传感器5为压电式动态胎压传感器，具体的为ICP压力传感器。其中传感器驱动组块4中设置有无线传输电路，使得动态胎压传感器5与车内感知终端6实现无线通信。传感器驱动组块4中的无线传输电路使用蓝牙通信的方式实现数据传输。传感器驱动组块4的驱动类型为0～20mA 24VDC恒流源。
无线供电组块3安装在车轮上，与电源保护电路2电连接。无线供电组块3包括：电能发射线圈7和电能接收线圈8。电能发射线圈7安装在车轮的刹车片保护罩上，与电源保护电路2电连接。电能接收线圈8有若干个，均匀固定安装在车轮的轮毂10内侧的外壁上，与传感器驱动组块4电连接，用于接收电能发射线圈7发射的电能。在车轮转动过程中，电能接收线圈8与电能发射线圈7处于同心圆的旋转运动状态，各个电能接收线圈8交替接收能量。因为汽车轮毂10以及传动轴、刹车盘等的相关结构复杂以及汽车行驶中的旋转运动状态，本申请使通过一个电能发射线圈7对应多个电能接收线圈8的方式，来实现转动中的轮胎接收能量。如图2所述发射线圈固定在刹车盘保护罩9背面，该区域行驶中处于相对静止状态，可以使用连接线的方式将电能发射线圈7与车载电源1连接。
而且在电能发射线圈7与刹车片保护罩之间，以及电能接收线圈8与轮毂10之间设置有电磁隔绝结构11，电磁隔绝结构11用于减少电能在无线传输过程中产生涡流，提升无线电能传输效率。电磁隔绝结构11的一面与刹车片或轮毂10固定连接，另一面与电能发射线圈7或电能接收线圈8固定连接。具体的电磁隔绝结构11可以采用软磁片。
因为汽车轮毂10以及传动轴、刹车盘、刹车盘保护罩9等全部为金属部件，使用电磁感应式无线供电会因为周围的金属部件产生涡流感应，把产生的交变磁场转换为热能，从而导致无线供电效率低下。如图3所示，所以本申请使用软磁片放置于发射线圈与刹车盘保护罩9中间，使用软磁片放置于接收线圈与轮毂10中间，隔绝磁场从而提升无线供电效率。
如图4所示，电源保护电路2用于保护车载电源1的安全，与车载电源1电连接。传感器驱动组块4与无线供电组块3电连接。电源保护电路2为：熔断保险丝F1的第一端与车载电源1连接，熔断保险丝F1的第二端与稳压二极管D2的负极连接。稳压二极管D2的负极与二极管D1的正极连接，二极管D1的负极与电阻R1的第一端连接。稳压二极管D2的正极接地，极性电容C1的正极与二极管D1的负极连接，极性电容C1的负极与稳压二极管D2的正极连接。极性电容C2的正极与极性电容C1的正极连接，极性电容C2的负极与极性电容C1的负极连接。电容C3的第一端与极性电容C2的正极连接，电容C3的第二端与极性电容C2的负极连接。电容C4的第一端与电容C3的第一端连接，电容C4的第二端与电容C3的第二端连接。电阻R1的第二端与三极管Q1的集电极连接，电阻R2的第二端与电阻R1的第一端连接，电阻R2的第二端与电容C5的第一端连接，电容C5的第二端接地。稳压二极管Q3的正极与电容C5的第二端连接，稳压二极管D3的负极与电容C5的第一端连接。三极管Q1的基极与稳压二极管D3的负极连接，三极管Q1的发射极与电容C6的第二端连接，电容C6的第一端接地。电容C7的第一端与电容C6的第一端连接，电容C7的第二端与电容C6的第二端连接。
本申请采用车载电源1代替常规的干电池电源，提使得动态胎压采集电路可以长时间稳定的工作，但由于动态胎压传感器5位于车轮上，是随着车轮转动的，所以常规的有线传输方式难以对动态胎压传感器5进行功能，所以本申请采用无线供电组块3给传感器驱动组块4供电。一对多线圈设置模式，使得可以在车轮上实现电能的无线，而且电磁隔绝结构11，提升了无线电能传输的传输效率，避免了电能浪费。
以上实施例仅用以说明本发明创造的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明创造进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明创造各实施例技术方案的范围，其均应涵盖在本发明创造的权利要求和说明书的范围当中。

Claims (9)

1.一种新型的无线胎压监测系统，包括车载电源和车内感知终端，其特征在于，还包括：
电源保护电路，用于保护车载电源的安全，与车载电源电连接；
无线供电组块，安装在车轮上，与电源保护电路电连接；
传感器驱动组块，与无线供电组块电连接；
动态胎压传感器，安装在轮胎的气门嘴中，与传感器驱动组块电连接。
2.根据权利要求1所述的一种新型的无线胎压监测系统，其特征在于，所述的无线供电组块包括：
电能发射线圈，安装在车轮的刹车片保护罩上，与电源保护电路电连接；
电能接收线圈，有若干个，均匀固定安装在车轮的轮毂内侧的外壁上，与传感器驱动组块电连接，用于接收电能发射线圈发射的电能；
在车轮转动过程中，所述电能接收线圈与电能发射线圈处于同心圆的旋转运动状态，各个电能接收线圈交替接收能量。
3.根据权利要求2所述的一种新型的无线胎压监测系统，其特征在于，所述的电能发射线圈与刹车片保护罩之间，以及电能接收线圈与轮毂之间设置有电磁隔绝结构，所述电磁隔绝结构用于减少电能在无线传输过程中产生涡流，提升无线电能传输效率；所述的电磁隔绝结构的一面与刹车片或轮毂固定连接，另一面与电能发射线圈或电能接收线圈固定连接。
4.根据权利要求3所述的一种新型的无线胎压监测系统，其特征在于，所述的电磁隔绝结构为软磁片。
5.根据权利要求1-4任一项所述的一种新型的无线胎压监测系统，其特征在于，所述的传感器驱动组块中设置有无线传输电路，使得动态胎压传感器数据采集后能与车内感知终端实现无线数据通信。
6.根据权利要求5所述的一种新型的无线胎压监测系统，其特征在于，所述的无线传输电路使用蓝牙通信的方式实现数据传输。
7.根据权利要求5所述的一种新型的无线胎压监测系统，其特征在于，传感器驱动组块的驱动类型为0～20mA 24VDC恒流源。
8.根据权利要求1所述的一种新型的无线胎压监测系统，其特征在于，所述的动态胎压传感器为压电式动态胎压传感器。
9.根据权利要求1所述的一种新型的无线胎压监测系统，其特征在于，所述的电源保护电路为：熔断保险丝F1的第一端与车载电源连接，熔断保险丝F1的第二端与稳压二极管D2的负极连接；稳压二极管D2的负极与二极管D1的正极连接，二极管D1的负极与电阻R1的第一端连接；稳压二极管D2的正极接地，极性电容C1的正极与二极管D1的负极连接，极性电容C1的负极与稳压二极管D2的正极连接；极性电容C2的正极与极性电容C1的正极连接，极性电容C2的负极与极性电容C1的负极连接；电容C3的第一端与极性电容C2的正极连接，电容C3的第二端与极性电容C2的负极连接；电容C4的第一端与电容C3的第一端连接，电容C4的第二端与电容C3的第二端连接；电阻R1的第二端与三极管Q1的集电极连接，电阻R2的第二端与电阻R1的第一端连接，电阻R2的第二端与电容C5的第一端连接，电容C5的第二端接地；稳压二极管Q3的正极与电容C5的第二端连接，稳压二极管D3的负极与电容C5的第一端连接；三极管Q1的基极与稳压二极管D3的负极连接，三极管Q1的发射极与电容C6的第二端连接，电容C6的第一端接地；电容C7的第一端与电容C6的第一端连接，电容C7的第二端与电容C6的第二端连接。
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