CN113910844A - 车辆轮胎安全性监测系统及监测方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种车辆轮胎安全性监测系统，包括轮胎检测MCU，轮胎检测MCU分别连接有胎压传感器和轮胎磨损检测模块，轮胎磨损检测模块包括依次连接的VCO模块、电量传感器、信号放大器和AD检测模块，电量传感器固定设置在轮辋的内壁上，轮胎检测MCU还通过RF发射模块分别连接仪表显示模块和发动机控制器，发动机控制器连接有限速执行单元。本发明还公开了一种车辆轮胎安全性监测系统的监测方法，获取胎压和电量信息，根据电量标定得到轮胎磨损程度，根据胎压和轮胎磨损程度判断轮胎的安全等级，并进行相应的显示、警示或者限速。本发明可以监测轮胎胎压和磨损程度，提高车辆安全性。

Description

车辆轮胎安全性监测系统及监测方法
技术领域
本发明涉及车辆轮胎检测技术领域，具体地指一种车辆轮胎安全性监测系统及监测方法。
背景技术
汽车轮胎是车辆系统里的重要件，其支撑着车辆全部重量，承受汽车负荷并传递牵引和制动的扭力，与悬架共同缓和汽车行驶时所受到的冲击，以减衰由此产生振动，由此，轮胎的行驶状态直接影响到乘坐舒适性、驾驶安全性。
为了加强对轮胎的检测，预防轮胎异常引发安全事故，目前行业内车辆一般会配置胎压监测系统，由内置胎压传感器对轮胎内部胎压、胎温进行实时监测，并以无线射频信号形式发送给车辆由仪表进行显示，监测到轮胎内部胎压或胎温异常时由仪表端进行报警提示。
胎压监测系统通过对轮胎内部状态进行检测，一定程度上降低了驾驶风险。而轮胎外部表面花纹的磨损会令轮胎丧失抓地力，造成行驶打滑甚至爆胎等严重风险，因此，对轮胎外表面检测，及时跟换老旧磨损轮胎，显得同样重要。目前对轮胎磨损检测重要以人工观察为主，这种监测方法存在很大的偏差、不可控性，如何减少人为主观不稳定因素，提升车辆轮胎系统实时自检测能力，是当下行业需解决的难点之一。
发明内容
本发明的目的就是要克服上述现有技术存在的不足，提供一种车辆轮胎安全性监测系统及监测方法，该系统及方法可以准确的检测轮胎的胎压和磨损程度，从而在轮胎安全性不足时进行警示和限速，提高车辆安全性。
为实现上述目的，本发明提供一种车辆轮胎安全性监测系统，包括轮胎检测MCU，所述轮胎检测MCU分别连接有胎压传感器和轮胎磨损检测模块，所述轮胎磨损检测模块包括依次连接的VCO模块、电量传感器、信号放大器和AD检测模块，所述电量传感器固定设置在轮辋的内壁上，所述轮胎磨损检测模块用于获取轮胎磨损程度，所述轮胎检测MCU用于根据胎压和轮胎磨损程度控制是否进行警示和/或限速。
进一步地，所述轮胎检测MCU还通过RF发射模块分别连接仪表显示模块和发动机控制器，所述发动机控制器连接有限速执行单元。
进一步地，所述轮胎检测MCU用于根据AD检测模块获取的电量标定得到轮胎磨损程度。
进一步地，所述电量传感器分别设置在轮辋内壁的中部和两侧，所述AD检测模块用于获取多个电量传感器的电量平均值。
进一步地，所述轮胎检测MCU还用于在轮胎安全监测模式中，判断当胎压小于第二临界胎压且轮胎磨损程度为轻度、或胎压大于第一临界胎压且轮胎磨损程度为中度时，控制仪表显示模块进行警示；以及用于判断当胎压小于第一临界胎压且轮胎磨损程度为中度、或轮胎磨损程度为重度时，控制仪表显示模块进行警示，同时向发动机控制器发送限制车速指令。
进一步地，当电量大于第一电量时，轮胎磨损程度标定为轻度；当电量大于第二电量且小于或等于第一电量时，轮胎磨损程度标定为中度，当电量小于或等于第二电量时，轮胎磨损程度标定为重度，其中第一电量大于第二电量，均为设定的定值。
进一步地，所述轮胎检测MCU还连接有车速传感器和电池单元。
进一步地，所述轮胎检测MCU还用于判断当车速大于或等于安全车速或车速小于安全车速的连续时间小于第一设定时间时，进入轮胎安全监测模式，当车速大于或等于安全车速的连续时间大于第一设定时间时，进入轮胎监测休眠模式，只获取胎压信息，不获取电量信息。
本发明还提供一种基于上述所述的车辆轮胎安全性监测系统的监测方法，包括轮胎安全监测模式，获取胎压和电量信息，根据电量标定得到轮胎磨损程度，当胎压小于第二临界胎压且轮胎磨损程度为轻度、或胎压大于第一临界胎压且轮胎磨损程度为中度时，显示胎压和轮胎磨损程度并进行警示；当胎压小于第一临界胎压且轮胎磨损程度为中度、或轮胎磨损程度为重度时，显示胎压和轮胎磨损程度并进行警示，同时限制车速小于安全车速。
进一步地，获取车速信息，当车速大于或等于安全车速或车速小于安全车速的连续时间小于第一设定时间时，进入轮胎安全监测模式，当车速大于或等于安全车速的连续时间大于第一设定时间时，进入轮胎监测休眠模式，只获取胎压信息，不获取电量信息。
进一步地，当胎压减小变化率大于或等于设定胎压变化率时，立即进行警示，同时限制车速小于安全车速。
本发明的有益效果：监测轮胎胎压和磨损程度，提高车辆安全性。本发明通过VCO模块从电量传感器的正极发射电磁场，电磁场受到轮胎实体的阻挡会进行衰减，轮胎磨损程度越高，轮胎的实体体积以及轮胎的径向厚度越小，电磁场受到衰减越小，则AD检测模块从电量传感器负极检测到的电量越大，因此可以根据电量信息标定得到轮胎磨损程度，根据轮胎磨损程度和胎压综合判断轮胎的安全性，当轮胎安全性不足时，进行警示并限制车速，大大提高了车辆的安全性。
附图说明
图1为本发明的监测系统结构示意图。
图2为电量传感器安装位置示意图。
图中各部件标号如下：胎压传感器1、电量传感器2、VCO模块3、信号放大器4、AD检测模块5、轮胎检测MCU6、RF发射模块7、车速传感器8、电池单元9、仪表显示模块10、发动机控制器11、限速执行单元12。
具体实施方式
下面具体实施方式用于对本发明的权利要求技术方案作进一步的详细说明，便于本领域的技术人员更清楚地了解本权利要求书。本发明的保护范围不限于下面具体的实施例。本领域的技术人员做出的包含有本发明权利要求书技术方案而不同于下列具体实施方式的也是本发明的保护范围。
如图1所示，一种车辆轮胎安全性监测系统，包括轮胎检测MCU6，轮胎检测MCU6分别连接有胎压传感器1、轮胎磨损检测模块、车速传感器8和电池单元9，轮胎磨损检测模块包括依次连接的VCO模块3、电量传感器2、信号放大器4和AD检测模块5。轮胎检测MCU6还通过RF发射模块7分别连接仪表显示模块10和发动机控制器11，发动机控制器11连接有限速执行单元12，限速执行单元12包括制动系统、油门、变速箱和发动机。VOC模块为压控振荡器，用于发射电磁场信号。
如图2所示，电量传感器2为薄片状，其两个端面分别为正极和负极，电量传感器2的正极与VCO模块3连接，电量传感器2的正极与的负极与信号放大器4连接。电量传感器3有三个，分别设置在轮辋内壁的中部和两侧，其负极一端与轮辋内壁贴合，便于有效接收电磁场的电量，AD检测模块用于获取三个电量传感器3电量的平均值，可以更加准确的得到轮胎磨损程度。
轮胎磨损程度的检测原理为：VCO模块3从电量传感器2的正极发射强度一致的电磁场，电磁场受到轮胎实体的阻挡其强度会进行衰减，轮胎磨损程度越高，轮胎的实体体积以及轮胎的径向厚度越小，电磁场受到的衰减越小，穿过轮胎后的场强越大，电量传感器的负极接收到衰减后的电量越多，则AD检测模块从电量传感器负极检测到的电量越多，因此可以根据电量信息标定得到轮胎磨损程度，电量越大，轮胎磨损程度越小。
轮胎检测MCU6用于根据AD检测模块获取的电量标定得到轮胎磨损程度，当电量大于第一电量时，轮胎磨损程度标定为轻度；当电量大于第二电量且小于或等于第一电量时，轮胎磨损程度标定为中度，当电量小于或等于第二电量时，轮胎磨损程度标定为重度，其中第一电量大于第二电量，均为设定的定值。
轮胎检测MCU6还用于判断当车速大于或等于25Km/h或车速小于25Km/h的连续时间小于10min时，进入轮胎安全监测模式，在轮胎安全监测模式中，每隔4S获取一次胎压信息，每隔10min连续三次获取电量信息，每隔1min发送一次胎压信息给发动机控制器。轮胎检测MCU6还用于判断当车速大于或等于25Km/h的连续时间大于10min时，进入轮胎监测休眠模式，只每隔12S获取一次胎压信息，不获取电量信息，每隔1h发送一次胎压信息给发动机控制器。
轮胎检测MCU6还用于在轮胎安全监测模式中，判断当胎压小于第二临界胎压且轮胎磨损程度为轻度、或胎压大于第一临界胎压且轮胎磨损程度为中度时，控制仪表显示模块10进行警示；以及用于判断当胎压小于第一临界胎压且轮胎磨损程度为中度、或轮胎磨损程度为重度时，控制仪表显示模块10进行警示，同时向发动机控制器11发送限制车速指令。第一临界胎压为0.85Po，第二临界胎压为0.75Po，Po为车辆标准胎压。
上述车辆轮胎安全性监测系统的监测方法如下：
1、不论是在轮胎安全监测模式中还是轮胎监测休眠模式中，当胎压减小变化率大于或等于0.5KPa/s时，立即进行警示，同时限制车速小于25Km/h。当胎压减小变化率小于0.5KPa/s时，进行如下控制：
2.1当车速大于或等于25Km/h或车速小于25Km/h的连续时间小于10min时，进入轮胎安全监测模式，在轮胎安全监测模式中，每隔4S获取一次胎压信息，每隔10min连续三次获取电量信息，每隔1min发送一次胎压信息给发动机控制器。
在轮胎安全检测模式中，获取胎压和电量信息，根据电量标定得到轮胎磨损程度，当胎压小于0.75Po且轮胎磨损程度为轻度、或胎压大于0.85Po且轮胎磨损程度为中度时，显示胎压和轮胎磨损程度并进行警示；当胎压小于0.85Po且轮胎磨损程度为中度、或轮胎磨损程度为重度时，显示胎压和轮胎磨损程度并进行警示，同时限制车速小于25Km/h。
2.2当车速大于或等于25Km/h的连续时间大于10min时，进入轮胎监测休眠模式，只每隔12S获取一次胎压信息，不获取电量信息，每隔1h发送一次胎压信息给发动机控制器。当胎压小于0.75Po时，显示胎压并进行警示。

Claims (10)

1.一种车辆轮胎安全性监测系统，其特征在于：包括轮胎检测MCU(6)，所述轮胎检测MCU(6)分别连接有胎压传感器(1)和轮胎磨损检测模块，所述轮胎磨损检测模块包括依次连接的VCO模块(3)、电量传感器(2)、信号放大器(4)和AD检测模块(5)，所述电量传感器(2)固定设置在轮辋的内壁上，所述轮胎磨损检测模块用于获取轮胎磨损程度，所述轮胎检测MCU(6)用于根据胎压和轮胎磨损程度控制是否进行警示和/或限速。
2.根据权利要求1所述的车辆轮胎安全性监测系统，其特征在于：所述轮胎检测MCU(6)还通过RF发射模块(7)分别连接仪表显示模块(10)和发动机控制器(11)，所述发动机控制器(11)连接有限速执行单元(12)。
3.根据权利要求2所述的车辆轮胎安全性监测系统，其特征在于：所述轮胎检测MCU(6)用于根据AD检测模块(5)获取的电量标定得到轮胎磨损程度。
4.根据权利要求2所述的车辆轮胎安全性监测系统，其特征在于：所述电量传感器(3)分别设置在轮辋内壁的中部和两侧，所述AD检测模块用于获取多个电量传感器(3)的电量平均值。
5.根据权利要求2所述的车辆轮胎安全性监测系统，其特征在于：所述轮胎检测MCU(6)还用于在轮胎安全监测模式中，判断当胎压小于第二临界胎压且轮胎磨损程度为轻度、或胎压大于第一临界胎压且轮胎磨损程度为中度时，控制仪表显示模块(10)进行警示；以及用于判断当胎压小于第一临界胎压且轮胎磨损程度为中度、或轮胎磨损程度为重度时，控制仪表显示模块(10)进行警示，同时向发动机控制器(11)发送限制车速指令。
6.根据权利要求2所述的车辆轮胎安全性监测系统，其特征在于：所述轮胎检测MCU(6)还连接有车速传感器(8)和电池单元(9)。
7.根据权利要求6所述的车辆轮胎安全性监测系统，其特征在于：所述轮胎检测MCU(6)还用于判断当车速大于或等于安全车速或车速小于安全车速的连续时间小于第一设定时间时，进入轮胎安全监测模式，当车速大于或等于安全车速的连续时间大于第一设定时间时，进入轮胎监测休眠模式，只获取胎压信息，不获取电量信息。
8.一种基于上述权利要求1～7任意一项所述的车辆轮胎安全性监测系统的监测方法，其特征在于：包括轮胎安全监测模式，获取胎压和电量信息，根据电量标定得到轮胎磨损程度，当胎压小于第二临界胎压且轮胎磨损程度为轻度、或胎压大于第一临界胎压且轮胎磨损程度为中度时，显示胎压和轮胎磨损程度并进行警示；当胎压小于第一临界胎压且轮胎磨损程度为中度、或轮胎磨损程度为重度时，显示胎压和轮胎磨损程度并进行警示，同时限制车速小于安全车速。
9.根据权利要求8所述的车辆轮胎安全性监测系统的监测方法，其特征在于：获取车速信息，当车速大于或等于安全车速或车速小于安全车速的连续时间小于第一设定时间时，进入轮胎安全监测模式，当车速大于或等于安全车速的连续时间大于第一设定时间时，进入轮胎监测休眠模式，只获取胎压信息，不获取电量信息。
10.根据权利要求9所述的车辆轮胎安全性监测系统的监测方法，其特征在于：当胎压减小变化率大于或等于设定胎压变化率时，立即进行警示，同时限制车速小于安全车速。
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