CN113165457B - 用于检测轮胎的爆裂风险的方法 - Google Patents

Abstract

本发明的主题是一种用于检测安装在机动车辆上的轮胎的爆裂风险的方法，所述方法包括以下步骤：测量（E1）轮胎中气体的温度，如果测量的温度值高于或等于第一阈值，则确定（E5₁）测量的温度在第一时间间隔期间的变化，并将测量的温度值与第二阈值进行比较（E5₂），如果测量的温度已经增加了高于或等于阈值差的值，或者如果测量的温度值高于或等于第二阈值并且高于或等于第三阈值或者在第二时间间隔期间高于或等于第二阈值，则检测到（E7）轮胎爆裂的风险。

Description

用于检测轮胎的爆裂风险的方法

技术领域

本发明涉及车辆乘员的安全，并且更具体地涉及一种用于检测尤其是机动车辆的的车辆的轮胎爆裂风险的方法和计算机。本发明尤其旨在预测轮胎的爆裂，以便调整车辆的速度或警告驾驶员，使得他们可以为紧急操作做准备。

背景技术

已知，车辆的轮胎经受摩擦和冲击，这导致轮胎的磨损或退化。此外，当车辆高速行驶或在陡峭的道路上行驶时，轮胎可能会过热。

现在，当轮胎磨损时，轮胎的过热或轮胎在年久失修的路面上行驶可能会导致轮胎爆裂，这可能会对车辆乘员造成危险。

为了检测轮胎的爆裂，已知的做法是使用安装在轮胎内部的压力测量传感器，该传感器允许计算机在轮胎爆裂时检测气体压力的突然下降并向驾驶员发送警告信号，以便他们可以相应地做出反应。

然而，在这种解决方案中，一旦轮胎爆裂就发送警告信号，这具有显著的缺点，因为一旦轮胎爆裂，驾驶员可能难以控制车辆。实际上，根据车辆所处的条件，轮胎爆裂存在发生严重事故的风险。例如，当车辆高速行驶或当车辆转弯时，轮胎爆裂可能会导致车辆失控，从而存在对于车辆乘员安全的风险。

此外，在自动驾驶车辆的情况下（其中系统简单地通知驾驶员他们必须重新采用对车辆的手动控制），驾驶员的延迟干预增加了车辆失控的风险，这是一个主要的缺点。

发明内容

因此，本发明的目的是通过提供一种简单、可靠和有效的解决方案来至少部分地克服这些缺点，该解决方案用于在车辆的轮胎中的一个爆裂的情况下使车辆驾驶更加安全。

为此，本发明首先涉及一种用于检测轮胎爆裂风险的方法，该轮胎安装在包括多个轮胎的尤其为机动车辆的车辆上，所述轮胎包括传感器，该传感器能够周期性地测量存在于所述轮胎内部的气体的温度值，并将测量的所述温度值发送到所述车辆的计算机，所述轮胎以内部温度和“标准”范围为特征，“标准”范围表示在不存在爆裂风险的情况下轮胎的内部温度，所述标准范围包括上限，所述方法包括以下步骤：

- 通过所述传感器周期性地测量存在于轮胎内部的气体的温度，

- 将每个测量的温度值发送到所述计算机，

- 通过计算机接收由传感器发送的每个测量的温度值，

- 如果测量的温度值高于或等于第一阈值，其中第一阈值高于标准范围的上限，则在第一预定时间间隔期间确定测量的温度的变化，并将测量的温度值与高于第一阈值的第二阈值进行比较，

- 如果测量的温度在第一预定时间间隔期间增加了高于或等于阈值差的值，则由计算机检测到轮胎爆裂的风险，

- 如果测量的温度值高于或等于第二阈值，则将测量的温度值与高于第二阈值的第三阈值进行比较，

- 如果测量的温度值高于或等于第三阈值，或者如果测量的温度值在第二预定时间间隔期间高于或等于第二阈值，则由计算机检测到轮胎爆裂的风险。

根据本发明的方法有利地使得有可能在轮胎爆裂发生之前通过监测轮胎内部温度相对于阈值的变化和轮胎内部温度相对于阈值差的变化速度来对轮胎的爆裂作出预警，有利地使得有可能限制事故的风险并给驾驶员提供使车辆及其乘员安全的可能性。根据本发明的方法使得尤其可以适配车辆的参数（例如其速度），或者警告驾驶员有爆胎的危险，以便他们提前进行紧急操作。

优选地，该方法包括在检测到轮胎爆裂的风险的步骤之后，通过计算机向车辆驾驶员发送警告信号的步骤。这种警告信号有利地使得可以警告驾驶员，以便他们可以干预并相应地行动，从而在轮胎爆裂之前使车辆安全。

根据本发明的一个特征，温度的所述第一阈值在60和80摄氏度之间，仅当存在于轮胎内部的气体达到高于轮胎标准内部温度的温度时，才允许控制轮胎爆裂的风险。

优选地，温度的所述第二阈值在80和100摄氏度之间。

优选地，温度的所述第三阈值在100和120摄氏度之间，使得有可能确保在这种爆裂发生之前检测到轮胎爆裂的风险。

根据本发明的另一个特征，阈值差小于10摄氏度，优选为6摄氏度（℃）的量级，以确保在这种爆裂发生之前检测到轮胎爆裂风险。

有利地，第一预定时间间隔短于或等于120秒，使得当测量的温度快速变化时，也就是说在短的时间间隔内可以检测到轮胎爆裂的风险。

优选地，第二预定时间间隔长于或等于300秒，使得当测量的温度在长的时间间隔期间保持相对高时可以检测到轮胎爆裂的风险。

优选地，该方法包括在检测到爆裂风险的步骤之后由计算机限制车辆速度的步骤。当在自动驾驶机动车辆上使用这种方法时，这种步骤有利地使得可以绕过驾驶员的反应时间，驾驶员的注意力不一定集中在道路上。

根据本发明的一个特征，第一阈值取决于所述轮胎的固有特性和/或与车辆里程相关的数据，使得可以根据例如轮胎的尺寸或具有这种轮胎的车辆行驶的公里数来调整第一阈值。

本发明还涉及一种用于机动车辆的计算机，所述计算机被配置成用于检测安装在所述车辆上的轮胎爆裂的风险，所述车辆包括多个轮胎，每个轮胎包括传感器，该传感器能够周期性地测量存在于所述轮胎内部的气体的温度值，并将测量的所述温度值发送到所述车辆的计算机，所述轮胎以内部温度和“标准”范围为特征，“标准”范围表示在不存在爆裂风险的情况下轮胎的内部温度，所述标准范围包括上限，计算机被配置成实施上述方法。

有利地，计算机被配置成：

- 接收由每个传感器周期性地发送的测量的温度值，

- 对于每个传感器：

·将测量的温度值与高于标准范围的上限的第一阈值进行比较，

·如果接收到的测量的温度值高于或等于第一阈值，则在第一预定时间间隔期间确定测量的温度的变化，并将测量的温度值与高于第一阈值的第二阈值进行比较，

·如果测量的温度在第一预定时间间隔期间增加了高于或等于阈值差的值，则检测到轮胎爆裂的风险，

·如果测量的温度值高于或等于第二阈值，则将测量的温度值与高于第二阈值的第三阈值进行比较，

·如果测量的温度值高于或等于第三阈值，或者如果测量的温度值在第二预定时间间隔期间高于或等于第二阈值，则检测到轮胎爆裂的风险。

根据本发明的一个优选实施例，计算机还被配置成在检测到轮胎爆裂的风险之后向车辆驾驶员发送警告信号。

或者，计算机被配置成比较在车辆的第一轮胎中和第二轮胎中测量的温度值，并且在以下情况下检测到轮胎中的一个爆裂的风险：

- 在第一轮胎中测量的温度值高于或等于温度的第一阈值，

- 在第二轮胎中测量的温度值高于或等于温度的第一阈值，并且

- 在第一轮胎中测量的温度值和在第二轮胎中测量的温度值之间的差的绝对值大于或等于预定温度差。

根据本发明的这种计算机有利地使得能够简单地通过比较例如安装在车辆的同一车轴上的两个轮胎的气体温度来快速检测轮胎爆裂的风险。优选地，温度差大于或等于25度。

本发明的另一个主题是一种车辆，特别是机动车辆，其包括多个轮胎和如上所述的计算机，每个轮胎包括能够周期性地测量存在于所述轮胎内部的气体的温度值的传感器，所述轮胎以内部温度和“标准”范围为特征，“标准”范围表示在不存在爆裂风险的情况下轮胎的内部温度，所述标准范围包括上限。

根据本发明的一个方面，传感器被配置成检测内部温度的显著变化，并且在检测的情况下修改测量的频率以及将测量的温度值发送到计算机的频率，有利地允许计算机更快地检测到爆裂的风险，该计算机将更频繁地接收测量的温度值。

附图说明

本发明的其他特征和优点将从以下参考附图给出的描述中变得显而易见，这些附图是以非限制性示例的方式给出的，并且其中将相同的附图标记赋予相似的对象。

图1示意性地示出了包括根据本发明的示例性实施例的用于检测轮胎爆裂风险的系统的机动车辆。

图2、图3、图4各自图示地示出了根据本发明的通过计算机检测轮胎爆裂风险的示例性条件。

图5示意性示出了根据本发明的检测方法的实施例。

具体实施方式

根据本发明的装置和方法在下文中是为了在机动车辆中实施的目的而提出的。然而，本发明也针对不同环境中的任何实施方式，特别是针对包括存在爆裂风险的轮胎的任何交通工具。

参照图1，机动车辆1通常包括四个车轮，每个车轮包括轮胎2，其允许车辆1移动。

根据本发明，每个轮胎2包括传感器3，该传感器3被配置成测量轮胎2中存在的气体的温度。在该示例中，温度的测量由TPMS（表示Tire Pressure Measurement System，轮胎压力测量系统）型传感器实施，允许使用已经安装在车辆1中的传感器。实际上，本领域技术人员已知的这种传感器通常被设计成测量轮胎2中的压力，然而这种传感器也以已知的方式包括温度测量模块，以便测量存在于轮胎2内部的气体的温度。应当注意，传感器3可以是简单的温度测量传感器。

传感器3可以以本身已知的方式安装在所述轮胎2内部的轮胎2的充气阀上，或者粘结在轮胎2的胎面内部，也就是说在轮胎2内部，在轮胎2与路面接触的部分的内表面上。

以已知的方式，在车辆1的常规操作中，存在于每个轮胎2内部的气体的温度（在下文中称为“内部温度T”）尤其取决于车辆1的速度（并因此取决于轮胎2在路面上的摩擦）和外部条件随时间t而增加。参照图2，内部温度T随时间t在称为“标准范围”的温度范围内变化，该温度范围表示不存在爆裂风险时轮胎2的内部温度T，该标准范围可能根据轮胎2的类型、其制造商或其尺寸而变化。

标准温度范围包括下限T₁和上限T_S。下限T₁例如对应于车辆1正在运行的位置的环境温度，当车辆1已经在足够长的持续时间期间停止时，下限T₁基本上对应于轮胎2冷时的内部温度T，例如在0℃和30℃之间。上限T_S例如在50℃和70℃之间。通常，当车辆1的轮胎2不存在爆裂风险时，与车辆1开始行驶时的初始环境温度相比，轮胎2的内部温度T增加20至40℃的值。

传感器3被配置成周期性地测量轮胎2的内部温度T，并且例如周期性地将测量的温度值T_M发送到主计算机4（如图1所示），其用于控制车辆1的发动机。传感器3优选地被配置成例如每64秒测量并且向计算机4发送测量的温度值T_M。

另外，传感器3可以被配置成检测内部温度T的显著变化，例如64秒内+/-2°的梯度，并且在检测到这种梯度的情况下修改测量频率并将测量的温度值T_M发送到计算机4。作为示例，当传感器3检测到高于2度/分钟的温度梯度时，则其被配置成周期性地（例如每16秒）测量并向计算机4发送测量的温度值T_M。轮胎2的内部温度T的测量频率的这种修改有利地允许计算机4更快地检测爆裂的风险，计算机4将更频繁地接收测量的温度值T_M。在轮胎2的内部温度T变化非常快速的情况下，例如在短于64秒的时间段内发生显著变化，则计算机4将能够更快地检测到爆裂的风险，从而允许增强车辆1的乘员的安全性。

计算机4被配置成接收由每个传感器3在车辆1的轮胎2内部测量的温度值T_M。换言之，计算机4被配置成接收针对每个轮胎2在不同时刻测量的多个温度值T_M，并根据测量的温度值T_M（特别是根据测量的温度T_M随时间t的变化）而检测轮胎2中的一个的爆裂风险。

为此，计算机4被配置成将在给定时刻在车辆1的轮胎2中测量的温度值T_M与温度的第一阈值S₁进行比较，超过温度的第一阈值S₁，计算机4被配置成分析轮胎2爆裂的风险。在这个示例中，严格高于上述标准温度范围的上限T_S的温度的第一阈值S₁在60和80摄氏度之间。

根据本发明的一个优选方面，第一阈值S₁取决于轮胎2的固有特性，例如轮胎2的品牌或尺寸。第一阈值S₁也可以取决于里程或车辆1的速度，有利地使得可以例如使警告水平适配于轮胎2的老化。实际上，在该示例中，温度的第一阈值S₁可以是可调节的，并且例如由计算机4定期（例如在车辆1每次启动时）进行修改。

根据本发明的一个实施例，如图2和图3所示，当测量的温度值T_M高于或等于温度的第一阈值S₁时，计算机4被配置成将测量的温度值T_M与温度的第二阈值S₂（图3）进行比较，如将在下面更详细描述的，并且在第一预定时间间隔Δt₁内测量所测量的温度值T_M的变化，其增加由ΔT_M表示（图2）。在该示例中，第一预定时间间隔Δt₁例如小于或等于120秒。

参考图2，在第一时刻t₁测量的第一温度值T₁和在第二时刻t₂测量的第二温度值T2之间确定测量的温度T_M的变化。t₂和t₁之间的差因此对应于第一时间间隔Δt₁。因此，计算机4被配置成将第一温度值T₁和第二温度值T2之间的测量的温度T_M的增加ΔT_M与预定温度阈值差ΔS进行比较。当测量的温度T_M的变化对应于高于或等于预定阈值差ΔS的增加ΔT_M时，计算机4被配置成检测到轮胎2爆裂的风险。阈值差ΔS例如可以是6℃的量级。

如上所述，计算机4还被配置成将测量的温度值T_M与严格高于温度的第一阈值S₁的温度的第二阈值S₂进行比较。在该示例中，温度的第二阈值S₂例如在80℃和100℃之间。

当测量的温度值T_M高于或等于第二阈值S₂时，计算机4被配置成将测量的温度值T_M与严格高于温度的第二阈值S₂的温度的第三阈值S₃进行比较，并在第二预定时间间隔Δt₂期间监测测量的温度值T_M的变化。

具体地，如图3所示，当在第三时刻t₃和第四时刻t₄之间测量的第二时间间隔Δt₂期间测量的温度值T_M保持高于温度的第二阈值S₂时，计算机4被配置成检测到轮胎2爆裂的风险。根据本发明的一个示例性实施例，第二时间间隔Δt₂大于或等于300秒。

如上所述，计算机4还被配置成将测量的温度值T_M与预定的温度的第三阈值S₃进行比较，预定的温度的第三阈值S₃例如在100℃和120℃之间。参照图4，当在时刻t_M测量的温度值T_M高于或等于第三阈值S₃时，计算机4还被配置成检测到轮胎2爆裂的风险。

在一个替代实施例中，计算机4被配置成在给定时刻接收在车辆1的四个轮胎2中的每一个中测量的温度值T_M，测量的温度值T_M由多个传感器3发送，每个传感器安装在车辆1的四个轮胎2中的一个中。

在该实施例中，计算机4被配置成当在第一轮胎2中测量的温度值T_M和在第二轮胎2中测量的温度值T_M高于或等于前述温度的第一阈值S₁并且在第一轮胎2中测量的温度值T_M和在第二轮胎2中测量的温度值T_M之间的差大于或等于预定温度差时，检测到轮胎2中的一个爆裂的风险。优选地，在该示例中，这种预定温度差为25度的量级。

优选地，在该实施例中，计算机4被配置成比较在安装到同一车轴的两个轮胎2中测量的温度值T_M，换言之，计算机4被配置成成对地比较安装在车辆1的前部的两个轮胎2或安装在后部的两个轮胎2。这种比较有利地使得有可能限制由于例如前轮胎2和后轮胎2之间的温度差而导致的爆裂风险的错误检测，例如当制动时，前轮胎2和后轮胎2的温度可能相差高达25℃。

根据本发明的计算机4有利地使得有可能对轮胎2的爆裂作出预警，有利地使得有可能限制事故的风险，并且给驾驶员提供使车辆1及其乘员安全的可能性。

根据本发明的一个优选实施例，现在将参照图5描述用于检测轮胎2爆裂风险的方法。

根据本发明的用于检测爆裂风险的方法首先包括步骤E1，即通过安装在轮胎2中的传感器3测量这种轮胎2的内部温度T。然后，在步骤E2中，由传感器3将测量的温度值T_M发送到车辆1的发动机控制计算机4。然后，在步骤E3中，计算机4接收由传感器3发送的测量的温度值T_M。

然后，在步骤E4中，计算机4将测量的温度值T_M与温度的第一阈值S₁进行比较。

在该步骤中，当测量的温度值T_M小于第一阈值S₁时，该方法返回到步骤E1，通过安装在轮胎2中的传感器3测量这种轮胎2的内部温度T。

当测量的温度值T_M高于或等于温度的第一阈值S₁时，在步骤E5₁中，计算机4在第一预定时间间隔Δt₁期间确定测量的温度T_M的增加ΔT_M，并且在步骤E5₂中，将测量的温度值T_M与温度的第二阈值S₂进行比较。

在步骤E5₁之后，计算机4在步骤E6₁中将测量的温度T_M的增加ΔT_M与预定温度阈值差ΔS进行比较。当测量的温度T_M的增加ΔT_M大于或等于预定阈值差ΔS时，计算机4在步骤E7中检测到轮胎2爆裂的风险。

在该步骤中，当测量的温度T_M的增加ΔT_M小于预定阈值差ΔS时，该方法返回到步骤E1，通过安装在轮胎2中的传感器3测量这种轮胎2的内部温度T。

在步骤E5₂之后，当测量的温度值T_M小于温度的第二阈值S₂时，该方法返回到步骤E1，通过安装在轮胎2中的传感器3测量这种轮胎2的内部温度T。

当测量的温度值T_M高于或等于第二阈值S₂时，在步骤E6₂中，计算机4将测量的温度值T_M与温度的第三阈值S₃进行比较，并在第二预定时间间隔Δt₂期间监测测量的温度值T_M的变化。

在该步骤中，当测量的温度值T_M在第二时间间隔Δt₂期间保持高于温度的第二阈值S₂时，计算机4在步骤E7中检测到轮胎2爆裂的风险。

当测量的温度值T_M在第二时间间隔Δt₂期间返回到小于温度的第二阈值S₂时，则该方法返回到步骤E1，通过安装在轮胎2中的传感器3测量这种轮胎2的内部温度T。

仍然在该相同步骤中，当测量的温度值T_M高于或等于第三阈值S₃时，计算机4在步骤E7中检测到轮胎2爆裂的风险。

另外，当测量的温度值T_M小于第三阈值S₃时，该方法返回到步骤E1，通过安装在轮胎2中的传感器3测量这种轮胎2的内部温度T。

根据一个优选实施例，当计算机4已经检测到轮胎2爆裂的风险时，检测方法最后包括向车辆1的驾驶员发送警告信号的步骤E8，使得他们可以干预。这种警告信号（例如可以是视觉或声音信号）允许驾驶员在轮胎2发生爆裂之前提前进行紧急操作。可选地，计算机4还可以命令一系列指令以使车辆1安全，例如限制速度。

根据本发明的检测方法有利地使得可以在轮胎爆裂发生之前对轮胎爆裂作出警告，从而允许驾驶员在轮胎爆裂之前完全安全地干预和减速或者甚至停止车辆。

当在自动驾驶车辆中实施这种方法时，这种方法特别有利，因为它允许绕过驾驶员的思考和反应时间，当发出警告信号时，驾驶员的注意力可能并未集中在车辆的驾驶上。

Claims (12)

1.一种用于检测轮胎（2）的爆裂风险的方法，所述轮胎（2）安装在包括多个轮胎（2）的车辆（1）上，所述轮胎（2）包括传感器（3），所述传感器能够周期性地测量存在于所述轮胎（2）内部的气体的温度值，并将测量的温度值（T_M）发送到所述车辆（1）的计算机（4），所述轮胎（2）以内部温度（T）和标准范围为特征，标准范围表示在不存在爆裂风险的情况下轮胎（2）的内部温度（T），所述标准范围包括上限（T_S），所述方法包括以下步骤：

- 通过所述传感器（3）周期性地测量（E1）存在于所述轮胎（2）内部的气体的温度，

- 将每个所述测量的温度值（T_M）发送（E2）到所述计算机（4），

- 通过所述计算机（4）接收（E3）由所述传感器（3）发送的每个所述测量的温度值（T_M），

- 如果所述测量的温度值（T_M）高于或等于第一阈值（S₁），其中所述第一阈值（S₁）高于标准范围的上限（T_S），则在第一预定时间间隔（Δt₁）期间确定（E5₁）测量的温度（T_M）的变化，并将所述测量的温度值（T_M）与高于第一阈值（S₁）的第二阈值（S₂）进行比较（E5₂），

- 如果测量的温度（T_M）在第一预定时间间隔（Δt₁）期间增加了高于或等于阈值差（ΔS）的值，则由计算机（4）检测到（E7）轮胎（2）的爆裂风险，

- 如果所述测量的温度值（T_M）高于或等于第二阈值（S₂），则将所述测量的温度值（T_M）与高于第二阈值（S₂）的第三阈值（S₃）进行比较（E6₂），

- 如果所述测量的温度值（T_M）高于或等于第三阈值（S₃），或者如果所述测量的温度值（T_M）在第二预定时间间隔（Δt₂）期间高于或等于第二阈值（S₂），则由计算机（4）检测到（E7）轮胎（2）的爆裂风险。

2.根据权利要求1所述的方法，包括在检测到（E7）轮胎（2）的爆裂风险的步骤之后，通过所述计算机（4）向所述车辆（1）的驾驶员发送（E8）警告信号的步骤。

3.根据权利要求1或2所述的方法，其中温度的所述第一阈值（S₁）在60和80摄氏度之间。

4.根据权利要求1或2所述的方法，其中温度的所述第二阈值（S₂）在80和100摄氏度之间。

5.根据权利要求1或2所述的方法，其中温度的所述第三阈值（S₃）在100和120摄氏度之间。

6.根据权利要求1或2所述的方法，其中所述阈值差（ΔS）小于10摄氏度。

7.根据权利要求1或2所述的方法，其中所述第一预定时间间隔（Δt₁）小于或等于120秒。

8.根据权利要求1或2所述的方法，其中所述第二预定时间间隔（（Δt₂））大于或等于300秒。

9.一种计算机（4），其被配置成用于检测轮胎（2）的爆裂风险，所述轮胎（2）安装在包括多个轮胎（2）的车辆（1）上，所述轮胎（2）包括传感器（3），所述传感器能够周期性地测量存在于所述轮胎（2）内部的气体的温度值，并将测量的所述温度值（T_M）发送到车辆（1）的所述计算机（4），所述轮胎（2）以内部温度和标准范围为特征，标准范围表示在不存在爆裂风险的情况下所述轮胎（2）的内部温度，所述标准范围包括上限（T_S），所述计算机（4）被配置成实施如权利要求1至8中任一项所述的方法。

10.一种车辆（1），其包括多个轮胎（2）以及如权利要求9所述的计算机（4），每个轮胎（2）包括能够周期性地测量存在于所述轮胎（2）内部的气体的温度值的传感器（3），所述轮胎（2）以内部温度（T）和标准范围为特征，标准范围表示在不存在爆裂风险的情况下轮胎（2）的内部温度（T），所述标准范围包括上限（T_S）。

11.根据权利要求1所述的方法，其中，所述车辆为机动车辆。

12.根据权利要求9所述的计算机，其中，所述车辆为机动车辆。

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