CN114379293B - 一种轮胎智能监控系统及监控方法 - Google Patents

Abstract

本发明属于智能化汽车技术领域，还涉及一种轮胎智能监控系统及监控方法，包括电子控制单元、驾驶系统、A型监控模块和B型监控模块，A型和B型监控模块均与电子控制单元和驾驶系统相连接；A型和B型监控模块均包括监控装置和调节装置，监控装置内置压力、温度和加速度传感器，B型监控模块还包括声音传感器，监控装置利用传感器收集实时监控轮胎参数并与电子控制单元和调节装置进行数据交互，通过调节装置进行参数调节，同时反馈驾驶系统。本发明采用AB复合型的监控系统，用于监测驱动轮及非驱轮偏磨或异常损问题，监测收集轮胎各项参数及相关信息，使车辆获得更准确的地面信息和轮胎参数信息，保证了车辆安全。

Description

一种轮胎智能监控系统及监控方法

技术领域

本发明属于智能化汽车技术领域，还涉及一种轮胎智能监控系统及监控方法。

背景技术

随着新能源汽车及自动驾驶技术的发展，智能化辅助驾驶技术逐渐应用于车辆，轮胎作为车辆的接地部件，其各项参数变化会直接导致轮胎潜在安全问题，尤其是新能源车辆，其动力来源主要为电池供电、电机驱动，车辆的扭矩更大、车重也更大，因此及时准确的监测轮胎各项性能参数，对于评估或预测轮胎安全甚至车辆安全具有重要的作用。

目前轮胎监控装置只是出现在顶级跑车或者是赛道车辆之上，针对普通家用车辆或者是市场大部分车辆的轮胎监控装置并未出现，新能源车辆所对应使用的轮胎中也暂未发现此类装置。目前已应用的轮胎监控装置由于仅仅存在于顶级车辆所配置的轮胎之上，因此价格十分昂贵，而且功能相对简单，比如只是单纯的检测轮胎压力及温度；并且，现有的轮胎监控装置针对轮胎续航里程、轮胎偏磨、轮胎抓地力、湿滑性能预警等性能参数及使用状态并不能准确预测。

发明内容

本发明的目的在于解决现有技术中存在的上述问题，提出了一种轮胎智能监控系统及监控方法，用于新能源车辆或者普通家用车辆的轮胎监控，针对车辆的驱动轮和非驱动轮或者是前轮及后轮行驶中的差异，容易造成轮胎不同状况磨损的问题，采用AB复合型的监控系统，用于监测驱动轮及非驱轮偏磨或异常损问题。该智能监控系统能够监测轮胎各项参数及相关信息，从而使车辆获得更准确的地面信息、轮胎参数信息等，保证了车辆的安全和驾乘人员的舒适性感受。

本发明的技术方案是：

一种轮胎智能监控系统，所述智能监控系统包括电子控制单元、驾驶系统、以及用于监测驱动轮的A型监控模块和监测非驱动轮的B型监控模块，所述A型监控模块和B型监控模块均与电子控制单元和驾驶系统相连接；

所述A型监控模块包括监控装置和调节装置，所述监控装置内置压力传感器、温度传感器、加速度传感器以及声音传感器，所述监控装置利用传感器收集实时监控轮胎参数并与电子控制单元和调节装置进行数据交互，通过调节装置进行参数调节，同时反馈驾驶系统；

所述B型监控模块包括监控装置和调节装置，所述监控装置内置压力传感器、温度传感器和加速度传感器，所述监控装置利用传感器收集实时监控轮胎参数并与电子控制单元和调节装置进行数据交互，通过调节装置进行参数调节，同时反馈驾驶系统。

进一步的，所述A型监控模块和B型监控模块还包括传输装置、信号处理装置和计算单元，所述监控装置获取轮胎参数并连接信号处理装置进行处理，然后发送至计算单元判断参数是否异常；正常参数无需处理，异常参数则通过传输装置发送至电子控制单元，并反馈至驾驶系统，通过驾驶系统控制调节装置进行参数调节。

进一步的，所述调节装置内置气压调节装置和温度调节装置，所述气压调节装置接收电子控制单元下达的新的气压参数调节气压，所述温度调节装置接收电子控制单元下达的新的温度参数调节温度。

进一步的，所述A型监控模块和B型监控模块中均包括存储介质，用于对所述监控装置得到的轮胎参数进行储存。

进一步的，所述A型监控模块和监控非驱动轮的B型监控模块的供电方式均为锂电池供电。

本发明还提供了采用上述智能监控系统的监控方法，所述监控方法包括以下步骤：

(1)监控装置获取轮胎参数，通过信号处理装置进行处理，然后发送至计算单元判断参数是否异常；正常参数无需处理，异常参数则通过传输装置发送至电子控制单元，并反馈至驾驶系统；

(2)驾驶系统根据步骤(1)所获取轮胎参数，下达新的轮胎参数指令至电子控制单元，电子控制单元将执行的新的轮胎参数，通过传输装置发送至计算单元，确定基于目前状态需要的调整的轮胎参数，同时控制调节装置进行轮胎参数的调节；

(3)调节完成后，电子控制单元通过监控装置获取的目前轮胎参数判断所调节参数是否达到车辆要求，不符合要求则重复上述操作。

进一步的，监控装置所获取的轮胎参数包括气压、接地压力、温度、加速度，以及声音。

进一步的，调节装置所调节的轮胎参数包括轮胎气压和轮胎温度。

本发明的有益效果：

(1)本发明所提供的轮胎智能监控系统及监控方法，针对车辆的驱动轮和非驱动轮或者是前轮及后轮行驶中的差异，采用AB复合型监控装置，监测驱动轮及非驱动轮的偏磨或异常损耗，避免车辆使用中造成的轮胎不同状况磨损问题。

AB复合型监控装置配合使用，A型监控模块布置在车辆前轮或者是驱动轮，B型监控模块布置在后轮或者非驱动轮，通过AB监控装置复合对比监测，有效提升驱动轮轮胎的安全性、续航里程、磨损状态等检测。同时，根据轮胎的使用实际情况，可对B型监控模块在轮胎传感器方面与A型监控模块进行区别布置，比如可根据实际状态取消B型轮胎监控模块的声音传感器装置，从而改为通过轮胎加速度传感轮胎振动模态来预测轮胎磨损等级状况等，从而大幅降低轮胎传感器装置生产成本，提升产品竞争力。

(2)本发明通过基于轮胎监控装置中的轮胎压力、温度、加速度、声音等参数来预警轮胎自身续航里程、异常磨损、胎面状态，比如预测轮胎的磨耗参数、轮胎是否存在偏磨、轮胎摩擦系数是否达标等，另外还可以扩展轮胎监控装置功能，通过监控并分析轮胎内压力差异、温度差异及加速度情况和声波状态来进一步预估轮胎安全性、舒适性等，比如轮胎是否过载、轮胎是否过度扭转性能不足(转向不足)，或是扭转性能是否过度(过度转向)等，更准确的预测轮胎地面状况、轮胎自身的安全性能、操控性能、轮胎寿命状况，从而提升轮胎自身安全性能。

(3)提升各场景下的轮胎自身性能，优化提升轮胎对于车辆在各场景下的安全、操控和舒适性能，从而为车辆定制各场景下轮胎使用的最佳性能参数。本发明通过基于不同轮胎花纹、不同材料、不同胶料、不同温度、不同湿度等条件下轮胎性能差异情况，通过在轮胎监控装置中内置不同场景下轮胎最佳参数，从而在车辆驾驶系统切换不同场景下驾驶模式时，可通过轮胎监控装置，反馈轮胎此时实际轮胎参数，及需要调节的轮胎参数差值，从而通过轮胎温度、压力等调节装置，对轮胎温度、压力等直接进行增加或减小，以达到轮胎最佳参数。

附图说明

图1为本发明提供的轮胎智能监控系统的调节控制原理示意图；

图2为本发明提供的轮胎智能监控系统的原理示意图；

图3为本发明提供的A型监控模块的原理示意图；

图4为本发明提供的B型监控模块的原理示意图；

以上各图中，1、A型监控模块；2、B型监控模块；3、电子控制单元；4、驾驶系统；11、监控装置；12、传输装置；13、信号处理装置；14、调节装置；15、存储介质；16、计算单元；17、供电方式；101、压力传感器；102、温度传感器；103、加速度传感器；104、声音传感器；105、气压调节；106、温度调节。

具体实施方式

下面将结合本发明的实施例和附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

本发明涉及一种轮胎智能监控系统，智能监控系统包括电子控制单元3、驾驶系统4、以及用于监测驱动轮的A型监控模块1和监测非驱动轮的B型监控模块2，A型监控模块1和B型监控模块2均与电子控制单元3和驾驶系统4相连接；A型监控模块1和B型监控模块2为两个独立的监控模块，均包括监控装置11和调节装置14，监控装置11收集轮胎实时监控参数并与电子控制单元3和调节装置14进行数据交互，通过调节装置14进行参数调节，同时反馈驾驶系统4；调节装置14内置气压调节105装置和温度调节106装置，可根据参数调节命令，进行气压、温度等轮胎参数的调节。A型监控模块1和B型监控模块2的区别之处在于，A型监控模块1的监控装置11内置压力传感器101、温度传感器102、加速度传感器103以及声音传感器104，B型监控模块2内置压力传感器101、温度传感器102、加速度传感器103，不包括声音传感器104。

上述轮胎智能监控系统中，通过电子控制单元3、驾驶系统4、A型监控模块1以及B型监控模块2实现轮胎与车辆的信息交互，如图1和图2所示，AB复合型监控模块中的监控装置11获取目前的轮胎实时监控参数，并与电子控制单元3和驾驶系统4进行数据互通和交互，然后根据反馈和分析结果向调节装置14下达调节命令，完成轮胎压力、温度等参数的调整。

本具体实施例所提供的智能监控系统，针对不同场景下车辆及轮胎会遭遇的不同异常情况，通过设定异常监控程序，可针对轮胎遭遇特定异常情况进行监测。该智能监控系统从软件方面配合AB复合监控装置来预测和判断，轮胎磨损状态、轮胎是否发生异常磨损等信息，或者监控轮胎是否发生胎压、胎温、轮胎磨损等异常，主要包括轮胎是否发生突然失压，急剧升温、轮胎磨损不规则、磨损突然变快等异常问题，根据车辆设定驾驶场景结合轮胎的监控装置11所获取参数来监控车辆及路面状态是否符合当前驾驶环境，从而提升和保证车辆和轮胎安全。

为了参数数据的快速传输、分析及反馈，A型监控模块1和B型监控模块2还包括传输装置12、信号处理装置13和计算单元16，监控装置11获取轮胎参数并连接信号处理装置13进行处理，然后发送至计算单元16判断参数是否异常；正常参数无需处理，异常参数则通过传输装置12发送至电子控制单元3，并反馈至驾驶系统4，通过驾驶系统4控制调节装置14进行参数调节。在车辆行驶过程中，如果出现轮胎遭遇异物刺入、轮胎打滑、气压不足、轮胎转向不足、轮胎过度转向等问题，监控装置11可以迅速反馈至调节装置14，对轮胎气压、温度等参数进行补充调节，或者反馈驾驶系统4，提醒驾驶系统4车辆可能发生的危险，从而避免车辆发生交通事故。

本具体实施例中采用AB两种轮胎监控模块，如图2所示为A型监控模块1的原理示意图，图3为B型监控模块2的原理示意图。A型监控模块1中设有声音传感器104配合加速度传感器103对轮胎胎面磨耗及异常磨耗进行评估和预测，而B型监控模块2安装在非驱动轮胎上，考虑车辆实际情况，不设置声音传感器104而改用加速度传感器103进行轮胎磨耗情况的评估。

在进行智能监控系统的安装时，区分车辆驱动轮和非驱动轮，这是因为，车辆的非驱动轮胎在车辆启动时收到瞬时扭矩相比驱动轮更小，其轮胎磨耗相比驱动轮一般更小，异常磨损也更小，所以在进行轮胎磨耗预测时，可选择B型监控模块2来监控，以节省成本。在AB型监控模块通过无线数据传输反馈至车辆驾驶系统4时，由于车辆非驱动轮胎的偏磨现象远小于驱动轮胎的偏磨现象，所以，通过A型监控模块1与B型监控模块2的数据对比，可判断车辆驱动轮的轮胎偏磨现象是否威胁车辆安全，提示驾驶员驱动轮胎的磨耗状态。另外，在A型监控模块1内设置加速度传感器103及声音传感器104，并通过两者分别测定与分析，结合两者判定结果，能够更精确的预测不同磨损状态下胎面状态。除此之外，通过B型监控模块2监控结果，以及对比A型及B型轮胎预测判定结果，能够判断出车辆驱动轮及非驱动轮之间胎面磨耗差异，假定差异过大，则输出磨耗过大或异常的轮胎提醒车辆的驾驶系统4，从而更精确的预测轮胎胎面状态异常磨损问题，保证车辆安全。

可以理解的是，A型监控模块1和监控非驱动轮的B型监控模块2均采用锂电池的供电方式17，并且A型监控模块1和B型监控模块2中均包括存储介质15，用于对监控装置11得到的轮胎参数进行储存。本具体实施例中所设置的调节装置14和存储介质15，以应对车辆在不同场景下，对轮胎参数调节的需求，从而充分发挥轮胎的性能，保证轮胎的安全。具体为，根据环境不同，依托车辆自动驾驶系统4，把车辆驾驶场景分为晴天、小雨、大雨、雨雪、冰雪、泥泞沙地等场景，监控装置11可根据驾驶场景分为日常模式(即路面干燥行驶模式)、路面湿润模式、路面积水模式、雨雪模式、冰雪模式、泥泞沙地模式等，并通过存储介质15对对应模式下的轮胎参数进行储存，从而达到针对不同驾驶场景下参数进行调整的目的。从而可以使轮胎根据不同环境，调节轮胎状态，包括调节轮胎胎面温度、轮胎压力、接地面积、抓地力等参数，使轮胎根据外界环境充分发挥轮胎的性能，同时延长轮胎使用寿命，提升轮胎整体性能。

在一具体实施例中，以轮胎温度为例，可通过调节轮胎温度实现胎面胶料的最佳性能，例如在雪地地面环境下，提升胎面温度，从而使轮胎的胎面温度升高，一是可以达到融雪的目的，二是可以增加轮胎摩擦力，提升轮胎的抓地力。例如在常规环境下，普通的干地路面，可以通过降低轮胎温度，在满足车辆抓地力情况下，使轮胎胎面温度更低，从而增加胎面硬度，提升轮胎磨耗特性，延长轮胎里程。

在又一具体实施例中，以轮胎压力为例，通过调节胎压可实现对轮胎接地面积大小的更改。例如在干燥天气，路况良好，在满足车辆牵引力的条件下，通过改变轮胎气压，能够减小轮胎接地区域面积，降低轮胎的滚阻阻力，降低车辆能源消耗，提升车辆的续航里程。而在湿滑路面，通过降低轮胎气压，提升轮胎接地面积，从而增加抓地力满足车辆的牵引力，提升车辆的操控性能。在积水路面，通过配合轮胎产品的花纹设计，设定合适压力，通过改变轮胎接地区域面积和形状，提升轮胎排水性能。在冰雪路面，通过配合轮胎温度及胎压参数及印痕，对轮胎参数进行设定和改善，从而使轮胎在此场景下，提升轮胎印痕大小、增大轮胎抓地性能的同时，使胎面温度相对更高，达到融化冰雪的目的，从而提升整个车辆的操控性能和安全性能。

需要说明的是，A型监控模块1安装在驱动轮的轮胎上，B型监控模块2安装在非驱动轮的轮胎上，上述两个监控模块的传感器装置采用轻量化和模块化设计，整体分为固定模块、集成电路模块和外壳三部分，每一部分采用一体化设计，大大减小零部件数量，从而减轻重量。固定模块为用于固定轮胎与轮胎气密层区域上的固件底座，安装时，配合轮胎产品生产过程中均匀性检测，在轮胎最轻区域进行打点标记，从而选定在此区域进行安装，减小监控模块对轮胎均匀性的影响。

另外，为了降低轮胎上监控模块的制造成本，基于现有轮胎生产技术，对轮胎硫化胶囊中心平整区域进行有效改进，扩大轮胎气密层内部中心平整区域的宽度，或者对硫化胶囊中心区域局部造型进行改进和扩充，从而满足轮胎上A型监控模块1及B型监控模块2安装区域的平整度的要求，进而避免轮胎在安装时二次打磨安装轮胎监控模块，有效提升带有监控模块的轮胎生产效率，降低生产成本。除此之外上述两个监控模块还能实时监测轮胎的关键性能参数，并且具有与已申请的轮胎传感器装置相比，对轮胎的自身性能影响更小，而且优化了轮胎传感器对轮胎安装部分应力的影响，有效提升轮胎传感器装置的寿命，并降低了轮胎传感器掉落的风险。

本具体实施例还提供了采用上述智能监控系统的监控方法，包括以下步骤：

(1)监控装置11获取气压、接地压力、温度、加速度、声音等轮胎参数，传输至信号处理装置13进行处理，然后发送至计算单元16判断参数是否异常；正常参数无需处理，异常参数则通过传输装置12发送至电子控制单元3，并反馈至驾驶系统4；

(2)驾驶系统4根据步骤(1)所获取轮胎参数，下达新的轮胎参数指令至电子控制单元3，电子控制单元3将执行的新的轮胎参数，通过传输装置12发送至计算单元16，确定基于目前状态需要的调整的轮胎参数，同时控制调节装置14进行气压、温度等轮胎参数的调节；

(3)调节完成后，电子控制单元3通过监控装置11获取的目前轮胎参数判断所调节参数是否达到车辆要求，不符合要求则重复上述操作。

上述说明仅为本发明的优选实施例，并非是对本发明的限制，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改型等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种轮胎智能监控系统，其特征在于，所述智能监控系统包括电子控制单元、驾驶系统、以及用于监测驱动轮的A型监控模块和监测非驱动轮的B型监控模块，所述A型监控模块和B型监控模块均与电子控制单元和驾驶系统相连接；

所述A型监控模块包括监控装置和调节装置，所述监控装置内置压力传感器、温度传感器、加速度传感器以及声音传感器，所述监控装置利用传感器收集实时监控轮胎参数并与电子控制单元和调节装置进行数据交互，通过调节装置进行参数调节，同时反馈驾驶系统；

所述B型监控模块包括监控装置和调节装置，所述监控装置内置压力传感器、温度传感器和加速度传感器，所述监控装置利用传感器收集实时监控轮胎参数并与电子控制单元和调节装置进行数据交互，通过调节装置进行参数调节，同时反馈驾驶系统；

监控装置所获取的轮胎参数包括气压、接地压力、温度、加速度，以及声音；

调节装置所调节的轮胎参数包括轮胎气压和轮胎温度。

2.根据权利要求1所述的智能监控系统，其特征在于，所述A型监控模块和B型监控模块还包括传输装置、信号处理装置和计算单元，所述监控装置获取轮胎参数并连接信号处理装置进行处理，然后发送至计算单元判断参数是否异常；正常参数无需处理，异常参数则通过传输装置发送至电子控制单元，并反馈至驾驶系统，通过驾驶系统控制调节装置进行参数调节。

3.根据权利要求1所述的智能监控系统，其特征在于，所述调节装置内置气压调节装置和温度调节装置，所述气压调节装置接收电子控制单元下达的新的气压参数调节气压，所述温度调节装置接收电子控制单元下达的新的温度参数调节温度。

4.根据权利要求1所述的智能监控系统，其特征在于，所述A型监控模块和B型监控模块中均包括储存介质，用于对所述监控装置得到的轮胎参数进行储存。

5.根据权利要求1所述的智能监控系统，其特征在于，所述A型监控模块和监控非驱动轮的B型监控模块的供电方式均采用锂电池供电。

6.采用权利要求2至5任一项所述的智能监控系统的监控方法，其特征在于，包括以下步骤：

（1）监控装置获取轮胎参数，通过信号处理装置进行处理，然后发送至计算单元判断参数是否异常；正常参数无需处理，异常参数则通过传输装置发送至电子控制单元，并反馈至驾驶系统；

（2）驾驶系统根据步骤（1）所获取轮胎参数，下达新的轮胎参数指令至电子控制单元，电子控制单元将执行的新的轮胎参数，通过传输装置发送至计算单元，确定基于目前状态需要的调整的轮胎参数，同时控制调节装置进行轮胎参数的调节；

（3）调节完成后，电子控制单元通过监控装置获取的目前轮胎参数判断所调节参数是否达到车辆要求，不符合要求则重复上述操作。