TW202118655A - 輪胎側壁溫度感測系統及方法 - Google Patents

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拉克希 塞斯
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Abstract

本發明揭示用於自一旋轉車輪感測一輪胎參數之系統及方法。在一些實施例中，一種系統包括：一可旋轉組件，其經組態以旋轉；一壓電換能器，其沿著該可旋轉組件之一圓周安置，其中該壓電換能器經組態以基於該壓電換能器之一機械變形產生一卸載電壓；及至少一個處理器，其與該壓電換能器通信，該至少一個處理器經組態以基於該卸載電壓判定一溫度值。

Description

輪胎側壁溫度感測系統及方法
本申請案大體上係關於感測器系統，且更具體而言，係關於用於自旋轉車輪感測輪胎側壁溫度之系統及方法。
傳統的基於車輛之感測器系統無法判定旋轉車輪處之溫度。傳統的基於車輛之感測器系統之實例係慣性導航系統(INS)。INS可用於判定移動物體之位置、定向及速度。INS可包括例如加速計及旋轉感測器，以藉由航位推算連續地計算移動物體之位置、定向及速度，而不需要外部參考物。INS通常居中地安置於車輛底盤之靜止部分上，而不係例如車輪之移動部分上，以便提供更準確的讀數。然而，由INS收集之資料可能僅限於自車輛底盤之靜止部分感測到的資料。因此，可能需要不受限制的改良之感測器系統。
相關技術之前述實例及與其相關之限制意欲係說明性的而非排他性的。在閱讀本說明書並研究圖式之後，相關技術之其他限制將變得顯而易見。
本文中所揭示之例示性實施例係關於解決與先前技術中呈現之問題中之一或多者相關的問題，以及提供在結合附圖參考以下詳細描述時將易於顯而易見的額外特徵。根據各種實施例，本文揭示例示性系統、方法、裝置及電腦程式產品。然而，應理解，此等實施例係作為實例而非限制呈現，且閱讀本發明之一般技術者將明白可對所揭示實施例進行各種修改而仍保持在本發明之範疇內。
在一些實施例中，一種系統包括：可旋轉組件，其經組態以旋轉；壓電換能器，其沿著可旋轉組件之圓周安置，其中壓電換能器經組態以基於壓電換能器之機械變形產生卸載電壓；及至少一個處理器，其與壓電換能器通信，至少一個處理器經組態以基於卸載電壓判定溫度值。
在一些實施例中，溫度值與接觸壓電換能器之可撓性側壁相關聯。
在一些實施例中，可旋轉組件係車輪之部分，且壓電換能器直接接觸車輪之可撓性側壁。
在一些實施例中，至少一個處理器安置於可旋轉組件安裝至的車身內。
在一些實施例中，電壓感測器與壓電換能器通信。電壓感測器可經組態以判定卸載電壓之卸載電壓值，其中至少一個處理器經組態以基於卸載電壓值判定溫度值。
在一些實施例中，可旋轉組件包括輪輞，其中輪輞包括與面向內表面相對之面向外表面，可旋轉組件之圓周界定在面向內表面中，其中電壓感測器沿著面向內表面位於中心外殼內。
在一些實施例中，壓電換能器沿著面向外表面定位並經由導電線與電壓感測器連接。
在一些實施例中，輪胎耦接至可旋轉組件，其中輪胎在充氣時經組態以將由於作用在接觸道路的輪胎之部分上的壓縮力而產生的力傳遞至可旋轉組件，其中壓電換能器經組態以在可旋轉組件旋轉時回應於作用在接觸道路的輪胎之部分上的壓縮力而機械地變形。
在一些實施例中，一種方法包括：判定起始溫度；在起始溫度下使可旋轉組件旋轉；自沿著可旋轉組件之圓周安置之壓電換能器判定起始電壓值，其中壓電換能器經組態以基於壓電換能器之機械變形產生電壓；在判定起始電壓值之後自壓電換能器判定操作電壓值；及基於操作電壓值判定操作溫度。
在一些實施例中，該方法進一步包括基於聚集感測器資料執行動作，其中聚集感測器資料包括操作溫度。
在一些實施例中，該方法進一步包括基於操作溫度判定輪胎破損機率。
在一些實施例中，該方法進一步包括回應於輪胎破損機率超過臨限值而產生警報。
在一些實施例中，該方法進一步包括使用應用於包括操作溫度之感測器資料之統計模型將離群值判定為臨限值。
在一些實施例中，壓電換能器包括壓電材料。
在一些實施例中，可旋轉組件安裝至車身。
一些實施例包括一種非暫時性電腦可讀媒體，其具有儲存於其上之指令，其中該等指令在由處理器執行時使裝置執行操作，該等操作包括：接收與可旋轉組件相關聯之起始溫度；自沿著可旋轉組件之圓周安置之壓電換能器接收起始電壓值，其中壓電換能器經組態以基於壓電換能器之機械變形產生電壓；在收集起始電壓值之後自壓電換能器接收操作電壓值；及基於操作電壓值、起始電壓值及起始溫度判定操作溫度。
在一些實施例中，該等操作進一步包括：基於根據操作電壓值及起始電壓值按比例調整起始溫度來判定操作溫度。
在一些實施例中，該等操作進一步包括：基於在一段時間內收集之操作溫度判定歷史操作溫度集；及基於歷史操作溫度集判定輪胎破損機率。
在一些實施例中，壓電換能器經組態以經由無線連接將操作電壓值發送至處理器。
在一些實施例中，無線連接繞過車輛匯流排。
下文參考附圖描述本發明之各種例示性實施例，以使一般技術者能夠製作及使用本發明。如一般技術者將顯而易見，在閱讀本發明之後，可在不脫離本發明之範疇的情況下對本文中所描述之實例進行各種改變或修改。因此，本發明不限於本文中描述及繪示之例示性實施例及應用。另外，本文中揭示之方法中之步驟之特定次序或層級僅為例示性途徑。基於設計偏好，所揭示之方法或程序中之步驟之特定次序或層級可重新配置，同時保持在本發明之範疇內。因此，一般技術者將理解，本文中所揭示之方法及技術以樣本次序呈現各種步驟或動作，且除非另外明確地陳述，否則本發明不限於所呈現之特定次序或層級。
如上所述，慣性導航系統(INS)可用於判定在車輛之集中式靜止部分上的移動物體之位置、定向及速度。INS不會自例如車輪之移動部分收集感測器資料。舉例而言，INS不能夠判定車輪處之溫度。此外，INS通常由車輛之集中式電源，例如車輛之發動機或集中式電池供電。另外，用於車輪之感測器(例如，壓力監測裝置)可能依賴於低速控制器區域網路(CAN)匯流排進行通信。
因此，提出一種涵蓋用於輪胎側壁溫度感測之系統及方法之新途徑。可基於藉由將輪胎變形變換成電壓之壓電換能器產生之電壓值來執行此溫度感測。電壓量可與輪胎側壁溫度(例如，在接觸壓電換能器之輪胎側壁處)有關。而且，在一些實施例中，壓電換能器可位於車輪之輪輞上，以更有效地將輪胎變形變換成電壓。
在各種實施例中，壓電換能器可基於輪輞及輪胎之溫度，及藉由輪輞及輪胎作用於下方表面(例如，道路)上之車輛重量以變化之車速產生持續輸出。舉例而言，車輛可具有車輪(例如，具有充氣輪胎之車輪)。具有充氣輪胎及剛性輪輞之車輪可沿著輪胎之與剛性輪輞介接之胎圈區域交換車輛動作。此等車輛動作可包括牽引、制動、轉向、負載支撐等。隨著車輪旋轉，輪胎之下部部分可能會在胎圈區域中施加力以抵消汽車之重量。由於輪胎之內部氣壓(例如，由於橡膠輪胎與金屬輪輞之間的緊密接觸)，此等力可導致車輪之側壁彎曲及將力施加至壓電換能器。
在各種實施例中，壓電換能器可圍繞輪輞之圓周排列，從而隨著車輪旋轉基於輪胎側壁之溫度產生電壓。在一些實施例中，當壓電換能器安裝在車輪之輪輞上時，壓電換能器可與輪輞及/或輪胎實體地分離。因此，在替換輪胎時，無需替換或改變壓電換能器。壓電換能器亦可與能量儲存裝置(例如，電池)耦接，以提供可向置放於車輪中、車輪上或車輛附近之感測器陣列供電之充電循環。因此，壓電換能器可利用應變(例如，指示相對運動/撓曲之機械應變)來產生電壓，該電壓可用於判定輪胎側壁溫度以及向靠近壓電換能器之其他裝置或感測器供電。
在一些實施例中，壓電換能器可沿著可旋轉組件(例如，經組態以旋轉的車輪之剛性部分)之圓周安置。此壓電換能器可經組態以基於壓電換能器之機械變形產生電壓(例如，電位)。而且，處理器可與壓電換能器通信且經組態以基於產生之電壓判定溫度值(例如，溫度)。溫度值可表示接觸壓電換能器之可撓性側壁之溫度(例如，基於產生之電壓)。換言之，可旋轉組件可為車輪之部分，且壓電換能器可直接接觸車輪之可撓性側壁。在特定實施例中，至少一個處理器安置於可旋轉組件安裝至的車身內。在各種實施例中，壓電換能器可包括電壓感測器，該電壓感測器經組態以判定卸載電壓之卸載電壓值，使得處理器可經組態以基於卸載電壓值判定溫度值。
在各種實施例中，可旋轉組件可包括輪輞，該輪輞包括與面向內表面相對之面向外表面，可旋轉組件之圓周界定在該面向內表面中。電壓感測器可沿著面向內表面位於中心外殼內。而且，形成車輪之可撓性側壁之輪胎可耦接至可旋轉組件，使得充氣輪胎可經組態以將由於作用在接觸道路(例如，輪胎穿過之下方表面)的輪胎之部分上的壓縮力而產生的力傳遞至可旋轉組件。因此，壓電換能器可經組態以在可旋轉組件旋轉時回應於作用在接觸道路的輪胎之部分上的壓縮力而機械地變形。
在數個實施例中，可基於操作電壓值、起始電壓值及起始溫度判定輪胎之溫度。起始溫度可為與起始電壓值相關聯之基準溫度。此可為輪胎及/或壓電換能器接觸之側壁之已知溫度值。起始電壓值可為在車輪(包括輪胎)旋轉時由壓電換能器在起始溫度下產生之電壓值(例如，單一起始值及/或正規化起始電壓值)。隨後，當輪胎不再處於已知溫度時(例如，在收集起始溫度下之起始電壓值之後)，可自壓電換能器產生操作電壓值(例如，單一操作電壓值及/或正規化操作電壓值)。因此，在收集操作電壓值期間，操作電壓值、起始電壓值及起始溫度之間的預定關係可用於判定在壓電換能器之位置處之輪胎之操作溫度。在一些實施例中，此預定關係可包括基於操作電壓值及起始電壓值按比例調整起始溫度。
在各種實施例中，可基於包括操作溫度之聚集感測器資料採取動作(例如，產生警報、通知，或記錄在資料儲存區中之記錄)。在一些實施例中，可基於操作溫度判定輪胎破損機率。舉例而言，可回應於輪胎破損機率超過臨限值而產生作為警報之動作。此臨限值可為使用應用於包含操作溫度值之感測器資料之統計模型判定的離群值。舉例而言，此感測器資料可包括基於在一段時間內收集之操作溫度值之歷史操作溫度集。
在各種實施例中，壓電換能器可包括為晶體及半導體材料或聚合物及有機材料中之至少一者之壓電材料。晶體及半導體材料之實例可包括：聚偏二氟乙烯、磷酸鎵、鈦酸鉍鈉、鈦酸鋯鉛、石英、塊磷鋁礦(AlPO4)、蔗糖(調味糖)、羅謝爾鹽、黃玉、電氣石族礦物、鈦酸鉛(PbTiO3)、矽酸鑭(La3Ga5SiO14)、正磷酸鎵(GaPO4)、鈮酸鋰(LiNbO3)、鉭酸鋰(LiTaO3)、鈣鈦礦陶瓷系列中之任一者、鎢青銅、鈮酸鉀(KNbO3)、鎢酸鈉(Na2WO3)、Ba2NaNb5O5、Pb2KNb5O15、鈮酸鈉鉀((K,Na)NbO3) (例如NKN或KNN)、鐵酸鉍(BiFeO3)、鈮酸鈉(NaNbO3)、鈦酸鋇(BaTiO3)、鈦酸鉍(Bi4Ti3O12)、鈦酸鉍(NaBi(TiO3)2)、閃鋅礦晶體、GaN、InN、AlN以及ZnO。聚合物及有機材料之實例可包括：聚偏二氟乙烯(PVDF)及其共聚物、聚醯胺及對苯二甲-C，聚醯亞胺，及聚偏二氯乙烯(PVDC)，及二苯丙胺酸肽奈米管(PNT)。
在各種實施例中，壓電換能器可為智慧型車輪感測器系統之部分。舉例而言，壓電換能器以及智慧型車輪感測器系統之其他感測器可排列在車輛之車輪(例如，車輪驅動之物體)上。智慧型車輪感測器系統可包括多種類型之感測器，每一感測器可經組態以收集不同類型之智慧型車輪感測器系統資料。舉例而言，智慧型車輪感測器系統可包括高度感測器，其經組態以產生氣壓感測器資料；聲學感測器，其經組態以產生聲學感測器資料；影像感測器，其經組態以產生影像感測器資料；氣體感測器，其經組態以產生氣體感測器資料；磁性感測器，其經組態以產生磁性感測器資料；加速計感測器，其經組態以產生加速度感測器資料；陀螺儀感測器，其經組態以產生陀螺儀感測器資料；及濕度感測器，其經組態以產生濕度感測器資料。由智慧型車輪感測器系統產生之智慧型車輪感測器系統資料可在依賴於智慧型車輪進行移動之車輛處進行集中及本端分析(例如，由車身內或由車身支撐之電腦或伺服器)，以判定車輛及/或個別智慧型車輪之狀態。有利地，智慧型車輪感測器系統可在自動駕駛車輛中實施，例如作為備用感測器系統之部分，以增強自動駕駛車輛之安全系統。在各種實施例中，上面排列有智慧型車輪感測器系統之裝置的個別車輪可被稱為智慧型車輪。
圖1係根據各種實施例之整合至少一個智慧型車輪102之智慧型車輪感測器系統100的圖解。智慧型車輪感測器系統100可包括排列在各別智慧型車輪102上之多個感測器平台106之本端感測器系統104 (例如，本端智慧型車輪感測器系統)。感測器平台106中之至少一者可包括壓電換能器。而且，感測器平台及所屬壓電換能器中之每一者可沿著智慧型車輪以規則的間隔隔開(例如，橫越智慧型車輪以120度間隔)。
此本端感測器系統104可包括與感測器平台106內之感測器通信之本端智慧型車輪伺服器108。因此，每一感測器平台106可包括至少一個感測器，且亦包括用於與本端智慧型車輪伺服器108通信之輔助介面，例如通信介面。此本端智慧型車輪伺服器108亦可與本端智慧型車輪資料儲存區110及例如智慧型電話之任何本端使用者裝置112通信。為便於說明，術語「本端」可指界定在車輛116之車身114或智慧型車輪102內或上的裝置。
相反，術語「遠端」可指在車輛116之車身114或智慧型車輪102外部的裝置。舉例而言，本端智慧型車輪伺服器108可經組態以與例如網際網路之遠端網路120通信。此遠端網路120可進一步將本端智慧型車輪伺服器108與遠端伺服器122連接，該等遠端伺服器與遠端資料儲存區124或遠端使用者裝置126通信。另外，本端智慧型車輪伺服器108可與外部感測器或裝置通信，該等外部感測器或裝置係例如用於全球定位系統(GPS)資訊之遠端衛星128。
在各種實施例中，感測器平台106可經組態以經由通信介面與本端智慧型車輪伺服器108通信。此通信介面可使裝置能夠使用任何通信媒體及協定彼此通信。因此，通信介面280可包括能夠將感測器平台106與本端智慧型車輪伺服器108耦接之任何合適硬體、軟體或硬體與軟體之組合。通信介面可經配置以用任何合適技術來操作，以使用一組所要通信協定、服務或操作程序來控制資訊信號。通信介面可包含適當實體連接器以與對應通信媒體連接。在一些實施例中，此通信介面可與控制器區域網路(CAN)匯流排分離。舉例而言，通信介面可有助於本端感測器系統104內(例如，感測器平台106與本端智慧型車輪伺服器108之間)之無線通信。下文更詳細地提供此通信介面之進一步論述。
在一些實施例中，感測器平台106可經組態以與遠端網路120通信。舉例而言，感測器平台106可經由遠端網路120將由感測器平台106產生之感測器資料傳送至遠端伺服器122、遠端資料儲存區124、遠端使用者裝置126，及/或遠端衛星128。在各種實施例中，感測器平台106可與遠端網路120、遠端衛星128、使用者裝置112及/或遠端使用者裝置126直接通信。舉例而言，感測器平台106可包括通信介面(下文進一步論述)，該等通信介面可經組態以藉由繞過本端伺服器108之方式與遠端網路120、遠端衛星128、使用者裝置112及/或遠端使用者裝置126直接通信。
在其他實施例中，感測器平台106可與遠端網路120、遠端衛星128、使用者裝置112及/或遠端使用者裝置126間接通信。舉例而言，感測器平台106可包括通信介面(下文進一步論述)，該等通信介面可經組態以經由本端伺服器108與遠端網路120、遠端衛星128、使用者裝置112及/或遠端使用者裝置126間接通信(例如，其中通信藉由作為中介之本端伺服器108路由)。在一些實施例中，感測器平台106可與使用者裝置112 (例如，智慧型電話)直接通信，使用者裝置隨後可與本端伺服器108、遠端網路120、遠端使用者裝置126及/或遠端衛星128直接或間接通信。在其他實施例中，車輪102 (例如，充當天線)及/或感測器平台106可具有與遠端使用者裝置126或遠端衛星128之直接通信鏈路(例如，出於網際網路存取及/或GPS應用之目的)。
無論直接抑或間接，自感測器平台106至遠端伺服器122之通信都可包括由裝置平台收集以由遠端伺服器122分析之感測器資料。此感測器資料可由遠端伺服器122分析以判定可由本端伺服器108執行之動作。舉例而言，如下文將進一步詳細論述，此感測器資料(例如，由壓電換能器產生之電壓值)可用於判定參數值(例如，例如操作溫度及/或輪胎破損機率之參數之值)。隨後，可基於參數值之狀態，例如回應於參數值滿足某些臨限值(例如，針對經由使用者介面呈現之警報或通知)執行某些動作。可在遠端伺服器處執行此參數值判定，且隨後將參數值傳送至本端伺服器108以基於參數值之狀態來判定要執行之動作。在其他實施例中，此參數值判定及所得動作之判定可由遠端伺服器執行。隨後，遠端伺服器可向本端伺服器傳送要執行動作之指示以用於實施(例如，作為至本端伺服器之指令以用於實施)。儘管一些實施例將感測器資料描述為傳送至遠端伺服器以供處理，但根據各種實施例可視不同應用之需要而以其他方式處理感測器資料。舉例而言，可在具有或不具有自遠端伺服器122、遠端使用者裝置及/或遠端衛星128提供之額外輸入的情況下在本端伺服器108處本端處理感測器資料，如下文將進一步論述。
在一些實施例中，感測器平台及所屬壓電換能器中之每一者可沿著智慧型車輪以規則的間隔隔開(例如，橫越智慧型車輪以120度間隔開)。因此，此等規則間隔開之壓電換能器可產生電壓值，該等電壓值可用於推斷在規則間隔開之壓電換能器之位置處(例如，在沿著智慧型車輪之規則位置處)之溫度。舉例而言，此等規則間隔開之壓電換能器可產生作為感測器資料之電壓值，該等電壓值可用於判定智慧型車輪在規則間隔開之壓電換能器所處之胎圈區域處(例如，在接觸可撓性輪胎及剛性輪輞之區域處)之正規化或平均溫度值。
圖2係根據各種實施例之例示性計算裝置200的方塊圖。如上所述，計算裝置200可表示如上文結合圖1所論述之特定本端智慧型車輪伺服器108、本端使用者裝置112、遠端伺服器122、遠端使用者裝置126、感測器平台106或遠端衛星128之例示性組件。返回至圖2，在一些實施例中，計算裝置200包括硬體單元225及軟體226。軟體226可在硬體單元225 (例如，處理硬體單元)上執行，使得可藉助於軟體226在硬體單元225上執行各種應用程式或程式。在一些實施例中，可直接在硬體單元225中(例如，作為系統單晶片、韌體、場可程式化閘陣列(「FPGA」)等)實施軟體226之功能。在一些實施例中，硬體單元225包括一或多個處理器，例如處理器230。在一些實施例中，處理器230為微處理器晶片上之執行單元或「核心」。在一些實施例中，處理器230可包括處理單元，例如但不限於積體電路(「IC」)、特殊應用積體電路(ASIC)、數位信號處理器(DSP)、附加支援處理器(ASP)、微電腦、可程式化邏輯控制器(「PLC」)，及/或任何其他可程式化電路。或者，處理器230可包括多個處理單元(例如，呈多核心組態)。以上實例僅係例示性的，且因此並非意欲以任何方式限制術語「處理器」之定義及/或含義。硬體單元225亦包括經由系統匯流排234耦接至處理器230之系統記憶體232。記憶體232可為通用揮發性RAM。舉例而言，硬體單元225可包括具有2百萬位元ROM及64千位元RAM及/或數GB RAM之32位元微電腦。記憶體232亦可為ROM、網路介面(NIC)，及/或其他裝置。
在一些實施例中，系統匯流排234可將各種系統組件中之每一者耦接在一起。應注意，如本文中所使用，術語「耦接」不限於組件之間的直接機械、通信及/或電連接，而是亦可包括兩個或更多個組件之間的間接機械、通信及/或電連接或藉由中間元件或空間操作之耦接。系統匯流排234可為若干類型之匯流排結構中之任一者，包括記憶體匯流排或記憶體控制器、周邊匯流排或外部匯流排，及/或使用任何多種可用匯流排架構之本端匯流排，包括但不限於9位元匯流排、工業標準架構(ISA)、微通道架構(MSA)、擴展ISA (EISA)、智慧型驅動電子器件(IDE)、VESA本端匯流排(VLB)、周邊組件互連卡國際協會匯流排(PCMCIA)、小型電腦介面(SCSI)或其他專屬匯流排，或適於計算裝置應用之任何自訂匯流排。
在一些實施例中，視情況，計算裝置200亦可包括用於向使用者呈現資訊之至少一個媒體輸出組件或顯示介面236。顯示介面236可為能夠向使用者傳達資訊之任何組件，且可包括但不限於顯示裝置(未展示) (例如，液晶顯示器(「LCD」)、有機發光二極體(「OLED」)顯示器)，或音訊輸出裝置(例如，揚聲器或頭戴式耳機)。在一些實施例中，計算裝置200可輸出至少一個桌面，例如桌面240。桌面240可為由在計算裝置200內執行之作業系統及/或應用程式提供之互動式使用者環境，且可包括至少一個螢幕或例如顯示影像242之顯示影像。桌面240亦可自使用者接受呈裝置輸入形式之輸入，例如鍵盤及滑鼠輸入。在一些實施例中，桌面240亦可接受模擬輸入，例如模擬鍵盤及滑鼠輸入。除了使用者輸入及/或輸出之外，桌面240亦可發送及接收裝置資料，例如使用者或本端印表機本端之快閃記憶體裝置之輸入及/或輸出。
在一些實施例中，計算裝置200包括用於自使用者接收輸入之輸入或使用者介面250。使用者介面250可包括例如鍵盤、指標裝置、滑鼠、觸控筆、觸敏面板(例如，觸控板或觸控螢幕)、位置偵測器及/或音訊輸入裝置。例如觸控螢幕之單一組件可充當媒體輸出組件之輸出裝置及輸入介面。在一些實施例中，可使用例如平板電腦之行動裝置。
在一些實施例中，計算裝置200可包括作為記憶體232內之資料儲存區之資料庫260，使得各種資訊可儲存在資料庫260內。或者，在一些實施例中，資料庫260可包括於具有檔案共用能力之遠端伺服器(未展示)內，使得可由計算裝置200及/或遠端終端使用者存取資料庫260。在一些實施例中，複數個電腦可執行指令可儲存於記憶體232，例如，一或多個電腦可讀儲存媒體270 (圖2中僅展示一個)中。電腦可讀儲存媒體270包括非暫時性媒體，且可包括以用於儲存例如電腦可讀指令、資料結構、程式模組或其他資料之資訊之任何方法或科技實施的揮發性及非揮發性、可移除及不可移除媒體。該等指令可由處理器230執行以執行本文中所描述之各種功能。
在圖2之實例中，計算裝置200可為通信裝置、儲存裝置或能夠執行軟體組件之任何裝置。對於非限制性實例，計算裝置200可為但不限於本端智慧型車輪伺服器、本端使用者裝置、遠端伺服器、遠端使用者裝置、感測器平台、遠端衛星、智慧型手機、膝上型PC、桌上型PC、平板電腦、Google™ Android™裝置、iPhone®、iPad®，及語音控制揚聲器或控制器。
計算裝置200具有通信介面280，該通信介面使計算裝置能夠遵循某些通信協定，例如TCP/IP、http、https、檔案傳輸及sftp協定藉由一或多個通信網路與彼此、使用者及其他裝置通信。此處，通信網路可為但不限於網際網路、企業內部網路、廣域網路(WAN)、區域網路(LAN)、無線網路、藍芽、WiFi，及行動通信網路(例如，4G-LTE及/或5G網路)。
在一些實施例中，通信介面280可包括能夠將計算裝置200耦接至一或多個網路及/或額外裝置之任何合適硬體、軟體或硬體與軟體之組合。通信介面280可經配置以用任何合適技術來操作，以使用一組所要通信協定、服務或操作程序來控制資訊信號。通信介面280可包含適當實體連接器(無論有線抑或無線)以與對應通信媒體連接。
網路可用作通信之載體。在各種態樣中，網路可包含區域網路(LAN)及廣域網路(WAN)，其包括但不限於網際網路、有線通道、無線通道、包括電話、電腦、導線、無線電、光學或其他電磁通道之通信裝置，及其組合，包括能夠傳送資料/與傳送資料相關聯之其他裝置及/或組件。舉例而言，通信環境包含本體內通信、各種裝置及各種通信模式，例如無線通信、有線通信及其組合。
無線通信模式包含至少部分地利用無線科技之點(例如，節點)之間的任何通信模式，該無線科技包括與無線傳輸、資料及裝置相關聯之各種協定及協定之組合。該等點包含例如無線裝置，例如無線耳機、音訊及多媒體裝置及設備，例如音訊播放器及多媒體播放器，包括行動電話及無線電話之電話，及電腦及電腦相關裝置及組件，例如印表機、網路連接機器，及/或任何其他合適裝置或第三方裝置。
有線通信模式包含利用有線科技之點之間的任何通信模式，該有線科技包括與有線傳輸、資料及裝置相關聯之各種協定及協定之組合。該等點包含例如裝置，例如音訊及多媒體裝置及設備，例如音訊播放器及多媒體播放器，包括行動電話及無線電話之電話，及電腦及電腦相關裝置及組件，例如印表機、網路連接機器，及/或任何其他合適裝置或第三方裝置。在各種實施方案中，有線通信模組可根據包括光纖通信協定之數個有線協定通信。僅舉幾個實例，有線協定之實例可包含通用串列匯流排(USB)通信、RS-232、RS-422、RS-423、RS-485串列協定、FireWire、乙太網路、光纖通道、MIDI、ATA、串列ATA、PCI高速、T-1 (及變體)、工業標準架構(ISA)並列通信、小型電腦系統介面(SCSI)通信，或周邊組件互連(PCI)通信。
因此，在各種態樣中，通信介面280可包含一或多個介面，例如無線通信介面、有線通信介面、網路介面、傳輸介面、接收介面、媒體介面、系統介面、組件介面、切換介面、晶片介面、控制器等等。當由無線裝置或在無線系統內實施時，例如，通信介面280可包含無線介面，該無線介面包含(例如，包括)一或多個天線、傳輸器、接收器、收發器、放大器、濾波器、控制邏輯等等。
在各種態樣中，通信介面280可根據數個通信協定提供資料通信功能性。協定之實例可包含各種無線區域網路(WLAN)協定，包括電氣電子工程師學會(IEEE) 802.xx系列之協定，例如IEEE 802.11a/b/g/n、IEEE 802.16、IEEE 802.20等。無線協定之其他實例可包含各種無線廣域網路(WWAN)協定，例如使用GPRS之GSM蜂巢式無線電話系統協定、使用1xRTT之CDMA蜂巢式無線電話通信系統、EDGE系統、EV-DO系統、EV-DV系統、HSDPA系統、4G-LTE、5G等等。無線協定之其他實例可包含無線個人區域網路(PAN)協定，例如紅外線協定、根據藍芽技術聯盟(SIG)系列協定之協定，包括使用增強型資料速率(EDR)之藍芽規範版本v1.0、v1.1、v1.2、v2.0、v2.0，以及一或多個藍芽設定檔等等。無線協定之又一實例可包含近場通信技術及協定，例如電磁感應(EMI)技術。EMI技術之實例可包含被動或主動射頻識別(RFID)協定及裝置。其他合適協定可包含超寬頻(UWB)、數位辦公室(DO)、數位家庭、受信任平台模組(TPM)、ZigBee等等。
圖3A係根據各種實施例之智慧型車輪300的透視繪示。智慧型車輪300可包括至少一個感測器平台302。每一感測器平台302可包括中心外殼304及壓電換能器306。如下文將進一步論述，每一感測器平台可由智慧型車輪300之可旋轉組件308支撐(例如，沿著其定位)。舉例而言，可旋轉組件308可包括智慧型車輪300之輪輞，可旋轉組件308之圓周界定在該輪輞內。儘管在一些實施例中每一感測器平台302可包括單一中心外殼304及單一壓電換能器306，但在各種實施例中，任何數目個中心外殼及壓電換能器可視不同應用之需要而實施於感測器平台中。舉例而言，其他實施例可包括用於每一壓電換能器之多個中心外殼，且另外其他實施例可包括用於每一中心外殼之多個壓電換能器。儘管一些實施例將中心外殼304描述為直接位於智慧型車輪300之輪輞308A上(例如，智慧型車輪300之可旋轉組件308之輪輞上)，但在各種實施例中，中心外殼亦可視不同應用之需要而位於智慧型車輪300之其他部分中。舉例而言，中心外殼(及中心外殼之所屬組件)可更接近可旋轉組件308之中心定位，例如在特定實施例中，沿著可旋轉組件308之輪輻308B或圍繞可旋轉組件308之中心308C (例如，接近蓋)。
壓電換能器306可沿著智慧型車輪300之可旋轉組件308 (例如，輪輞)以某一方式定位，該方式經組態以在可旋轉組件308旋轉時回應於作用在與道路或物體接觸的智慧型車輪300之可撓性組件310 (例如，氣動或可充氣輪胎、內胎等)上的壓縮力而捕捉動能。在一些實施例中，壓電換能器306及/或感測器平台302可自車輛或智慧型車輪300之側邊可見(例如，與車輛或智慧型車輪300之橫向側壁相鄰)。然而，在其他實施例中，壓電換能器306及/或感測器平台302可能自車輛或智慧型車輪300之側邊不可見。由壓電換能器306產生之電壓可用於判定在壓電換能器306之位置處的可撓性組件310及/或可旋轉組件308之溫度。在一些實施例中，此電壓可表示亦可為感測器平台302之各個組件，例如中心外殼304內之各個感測器及/或通信介面供電之能量。
在各種實施例中，壓電換能器306可位於可旋轉組件308之側壁上。舉例而言，壓電換能器306可位於可撓性組件310之胎圈區域(例如，輪胎、內胎、傳送帶等)與可旋轉組件308 (例如，輪輞、車輪、軸桿等)之間。因此，可撓性組件310可安裝在可旋轉組件308上。壓電換能器306可產生由於作用在可撓性組件310之胎圈區域(例如，輪胎內胎等)上之運輸工具之壓縮力而產生的電壓。
圖3B係根據各種實施例之不含可撓性組件之智慧型車輪300的透視繪示。如所繪示，壓電換能器306可圍繞可旋轉組件308之圓周定位。因此，壓電換能器306可產生由移動物體(例如車輛，作用於安裝在可旋轉組件308上之輪胎之胎圈區域)之壓縮力產生之能量(例如，電壓)。在一些實施例中，壓縮力可能係由於負載(例如，加速度、減速度等)引起的。而且，壓縮力之量可基於在壓電換能器處(例如，在與壓電換能器306直接接觸之側壁處)經歷的智慧型車輪300之溫度。在另外實施例中，壓電換能器306可捕捉回應於可旋轉組件308旋轉而移動之運輸工具之動能。因此，當機械應力應用於壓電換能器306時，壓電換能器306可產生能量(例如，電壓)。
圖4係根據各種實施例之壓電換能器306的透視繪示。壓電換能器306可沿著可旋轉組件308 (例如，輪輞)之圓周定位。壓電換能器306可包括接觸可旋轉組件308之背襯部分402。背襯部分402可支撐壓電換能器。壓電換能器306亦可包括可將壓電換能器連接至中心外殼(下文進一步論述)之導電接腳410 (以虛線繪示)或其他導電線(例如，可為可撓性的及未必剛性的)。此導電接腳410可連接至壓電材料，以便將由壓電材料產生之電位傳遞至中心外殼。因此，導電接腳410可包括用於將由壓電材料產生之能量傳遞至中心外殼之導電材料。
圖5A繪示根據各種實施例之具有導電接腳410之中心外殼304的透視圖。中心外殼304可包括用於使中心外殼304符合可旋轉組件之曲率之彎曲特徵502。中心外殼304可包括能夠可拆卸地附接至中心外殼304之主要部分506之蓋504。舉例而言，蓋504可經由螺釘、閂鎖或可將蓋504附接至主要部分506之任何其他類型之可拆卸附接裝置可拆卸地附接至中心外殼304之主要部分506。而且，主要部分506可包括墊圈508以防止不良微粒(例如，水、雪、鹽、污垢，或其他環境微粒)進入。
圖5B繪示根據各種實施例之在中心外殼304內之感測器整合器平台510的透視圖。感測器整合器平台510可將各種感測器512 (例如，與壓電換能器之結構實體地分離之感測器組件)以及例如電池514或經組態以儲存經由導電接腳410接收到之由壓電換能器產生之能量的其他能量儲存媒體之功能模組一起整合在中心外殼304內。在一些實施例中，感測器整合器平台510可包括將感測器整合器平台510之各個部分連接在一起之系統匯流排(例如，印刷電路板之導電元件)。
此外，感測器整合器平台可包括其他功能模組，例如，用於將由感測器整合器平台510之各種感測器捕捉之感測器資料傳送至本端智慧型車輪伺服器之通信介面516。此通信介面可包括例如用於將資料卸載(例如，經由毫米及/或十億赫波長通信)至本端智慧型車輪伺服器、其他車輛、基礎結構(例如，遠端網路)及/或使用者裝置之通信介面。作為另一實例，此通信介面可有助於例如經由藍芽、射頻、無線電波、超音波及/或任何其他類型之通信協定或媒體之無線通信。此通信介面可經組態以與例如車輛上之車載電子控制單元(ECU)及/或進階駕駛員輔助(ADAS)系統進行通信。另外，感測器整合器平台510視情況可包括處理器518，或用於促進由感測器整合器平台510之所屬感測器產生之感測器資料之收集、傳送及/或分析的任何其他電路系統。
感測器516可包括根據各種實施例之可整合在感測器整合器平台510內的各種類型之感測器中之一或多者。舉例而言，感測器516可包括可感測由壓電換能器306產生之電位(例如，電壓)量之電壓感測器。此電壓感測器可經組態以量測由壓電換能器306產生之電位量，以判定智慧型車輪之可撓性組件(例如，輪胎)處之溫度。在一些實施例中，電壓感測器亦可經組態以在由壓電換能器306產生足夠量之電位時喚醒或以其他方式啟動感測器整合器平台510之感測器及/或功能模組。為了便於論述，在各種實施例中，電壓感測器可包括壓電換能器，使得電壓感測器經組態以判定由壓電換能器產生之電壓值或位準以進行溫度判定。在另外實施例中，電壓感測器可包括壓電換能器，且經組態以回應於在特定溫度下之機械變形而基於壓電換能器產生多於臨限值量之能量而將感測器整合器平台之各種感測器及/或功能模組自低功率或非作用狀態轉變成通電或作用狀態。在一些實施例中，當壓電換能器不產生任何能量時(例如，當不存在應用於壓電換能器之機械應力時)，由電壓感測器感測到之電位(例如，電壓)可儲存於電池中作為備用功率。
在特定實施例中，感測器516可包括經組態以產生氣壓感測器資料之高度感測器。在一些實施例中，高度感測器經組態以亦量測內輪胎表面由於車輛負載或接觸塊引起之撓曲。在一些實施例中，可將測距感測器置放在輪胎之加壓部分中。隨著輪胎旋轉，輪胎相對於中心旋轉輪輞之距離發生改變。此種週期性距離變化可由高度感測器偵測到。因此，此高度感測器可為可量測大氣壓之氣壓感測器或大氣壓力感測器，該大氣壓可指示海拔或高度。此氣壓感測器資料可例如用於判定智慧型車輪距例如道路之參考點及/或相對於車輛之其他智慧型車輪之高度。此可允許判定翻車風險或輪胎漏氣。如上所述，智慧型車輪上之高度感測器可在車輪之可旋轉組件上且因此不在車輛之底盤上。因此，此高度感測器可能夠提供關於哪一側(例如，哪一智慧型車輪)引發翻車之氣壓感測器資料(例如，當以連續或半連續方式產生並記錄此氣壓感測器資料時)。此外，相比於由車輛底盤之靜止部分產生之感測器資料，由智慧型車輪產生之氣壓感測器資料可更準確地感測例如坑窪之道路狀況。
在另外實施例中，感測器516可包括經組態以產生聲學感測器資料之聲學感測器。因此，此聲學感測器可為任何類型之聲學、聲音或振動感測器，例如受波器、麥克風、地震儀，及聲音定位器等。聲學感測器資料可用於音訊型樣辨識，以便感測可旋轉組件(例如，車輪)之制動器或轉子之音訊訊跡。此可用於預測車輛維修排程及/或產生效能最佳化資料。更具體而言，可分析聲學感測器資料以識別及/或監測針對不同損壞及磨損狀況之唯一訊跡。
在各種實施例中，感測器516可包括經組態以自波之可變衰減產生影像感測器資料之影像感測器。影像感測器之實例可包括互補金屬氧化物半導體(CMOS)或N型金屬氧化物半導體(NMOS)科技中之半導體電荷耦合裝置(CCD)或主動像素感測器。在各種實施例中，包括影像感測器之感測器平台可包括在其上將光波自中心外殼304外部聚焦至影像感測器上之透鏡或其他透明介質。在特定實施例中，更具體而言，此影像感測器可為飛行時間感測器，以捕捉可特性化飛行時間(TOF)之飛行時間資料。此飛行時間感測器可為例如經組態以收集超音波TOF感測器資料之超音波TOF感測器。作為更特定實例，影像感測器可充當用於判定輪胎胎面深度之可見性以用於評估輪胎效能及最佳化之攝影機。捕捉特性化輪胎胎面深度之影像資料之此影像感測器亦可以某一方式定位，使得可捕捉輪胎胎面之影像資料(例如，藉由使此影像感測器捕捉特性化上面定位有該影像感測器之智慧型輪胎，或上面未定位有該影像感測器之輪胎之胎面深度之影像資料)。作為另一特定實例，影像感測器可包括用於鑑認或識別之紅外線影像感測器。舉例而言，可利用此紅外線感測器來掃描本端環境或本端物體(例如，接近車輛之人)之特性以進行鑑認。
在特定實施例中，感測器516可包括經組態以產生氣體感測器資料之氣體感測器。此氣體感測器可為用於監測及特性化氣態大氣之任何類型之感測器。舉例而言，氣體感測器可利用用於氣體偵測之多種機構中之任一者，例如電化學氣體感測器、催化珠氣體感測器、光電離氣體感測器、紅外線點氣體感測器、熱成像氣體感測器、半導體氣體感測器、超音波氣體感測器、全像氣體感測器等。此等氣體感測器可例如偵測某些類型之氣體，例如廢氣、爆炸性氣體(例如，用於電池故障偵測)、大氣濕度、空氣品質、微粒、pH位準等。
在特定實施例中，感測器516可包括經組態以產生磁性感測器資料之磁性感測器。此磁性感測器可例如為使用磁場圖(例如，在建築物內或在封閉環境內)量測用於導航之磁力之磁力計。
在進一步實施例中，感測器516可包括經組態以產生加速度感測器資料之加速計感測器及/或經組態以產生陀螺儀感測器資料之陀螺儀感測器。此加速度感測器資料及/或陀螺儀感測器資料可用於導航，以便判定例如用於緊急制動系統應用之加速度量。在一些實施例中，加速計感測器及/或陀螺儀感測器可為位於智慧型車輪上之慣性導航系統(INS)之部分。
圖6係根據各種實施例之溫度感測程序600的流程圖。可在與至少一個處理器(例如，如上文所介紹之本端智慧型車輪伺服器或其他計算裝置)通信之排列在各別智慧型車輪上之多個感測器平台之智慧型車輪感測器系統處執行程序600。應注意，程序600僅為實例且並不意欲限制本發明。因此，應理解，可在圖6之程序600之前、期間及之後提供額外操作(例如，區塊)，可省略某些操作，可與其他操作並行地執行某些操作，且可在本文中僅簡單地描述一些其他操作。
在區塊602處，可判定起始溫度。在一些實施例中，可藉由由智慧型車輪處理器自資料儲存區或記憶體擷取來判定此起始溫度。更具體而言，起始溫度可為在與起始電壓(下文進一步論述)相關聯之時間人工地獲取的壓電換能器處之基準溫度。舉例而言，可基於受控環境內之特定操作時間，自工廠或操作員之設定預先判定此起始溫度。在其他實施例中，起始溫度可為在收集起始電壓時之智慧型車輪(例如，智慧型車輪安裝至的車輛)之環境溫度。在各種實施例中，可使用溫度計、紅外線攝影機或讀取特定位置處之溫度之其他技術量測此起始溫度。
在區塊604處，可自在起始溫度下操作之智慧型車輪收集起始電壓。更具體而言，儘管壓電換能器在已知起始溫度下操作，但壓電換能器可變形(例如，機械變形)以產生由於移動物體(例如，車輛，作用於安裝在可旋轉組件上之輪胎之胎圈區域)之壓縮力而產生之能量(例如，起始電壓)。換言之，壓電換能器可捕捉回應於可旋轉組件在起始溫度下旋轉而移動之運輸工具之動能(例如，使得同時收集起始溫度及起始電壓)。此能量可呈交流電(AC)信號之形式，其可被整流為直流電(DC)信號。在一些實施例中，由包括在感測器516內之整流電路或感測器整合器平台510內之單獨電路整流AC信號。
在各種實施例中，可將由壓電換能器產生之能量(例如，起始電壓)傳遞至包括壓電換能器之感測器平台之感測器整合器平台。如上所述，此能量可由例如由導電材料製成之接腳(例如，導電接腳)或其他導電線(例如，可撓性導電線)傳遞，以將能量自壓電換能器傳遞至感測器整合器平台。感測器整合器平台可包括可判定由壓電換能器產生之起始電壓之量(例如，值)之電壓感測器。
在區塊606處，可自在未知操作溫度下操作之智慧型車輪收集操作電壓。此操作溫度截至目前仍為未知的，此係因為此操作溫度係仍基於操作電壓、起始電壓及起始溫度判定之操作溫度。更具體而言，儘管壓電換能器在未知操作溫度下操作，但壓電換能器可變形(例如，機械變形)以產生由於移動物體(例如，車輛，作用於安裝在可旋轉組件上之輪胎之胎圈區域)之壓縮力而產生之能量(例如，操作電壓)。如上所述，壓電換能器可捕捉回應於可旋轉組件在起始溫度下旋轉而移動之運輸工具之動能。此能量可呈交流電(AC)信號之形式，其可被整流為直流電(DC)信號。
在各種實施例中，可將由壓電換能器產生之能量(例如，操作電壓)傳遞至包括壓電換能器之感測器平台之感測器整合器平台。如上所述，此能量可由例如由導電材料製成之接腳(例如，導電接腳)或其他導電線(例如，可撓性導電線)傳遞，以將能量自壓電換能器傳遞至感測器整合器平台。如上所述，感測器整合器平台可包括可判定由壓電換能器產生之操作電壓之量(例如，值)之電壓感測器。
在區塊608處，可基於起始溫度、起始電壓及操作電壓判定操作溫度。操作溫度可為與壓電換能器接觸之可撓性組件(例如，輪胎側壁)之溫度，該可撓性組件在壓電換能器產生操作電壓時將壓縮力傳遞至壓電換能器之壓電材料。舉例而言，起始溫度、起始電壓及操作電壓中之每一者可表示由至少一個處理器(例如，如上文所介紹，本端智慧型車輪伺服器或其他計算裝置)分析之參數。至少一個處理器可基於以下關係判定操作溫度：
Figure 02_image001
(1) 其中To 係操作溫度，Vo 係操作電壓，Vs 係起始電壓，且Ts 係起始電壓。
在一些實施例中，可將起始溫度、起始電壓及操作電壓自排列在智慧型車輪上之感測器平台本端傳送至本端智慧型車輪伺服器以判定操作溫度。此通信可經由通信介面來進行。此通信介面可使裝置能夠使用任何通信媒體及協定彼此通信。因此，通信介面可包括能夠將各別感測器平台與本端智慧型車輪伺服器耦接之任何合適硬體、軟體或硬體與軟體之組合。通信介面可經配置以用任何合適技術來操作，以使用一組所要通信協定、服務或操作程序來控制資訊信號。在一些實施例中，此通信介面可與控制器區域網路(CAN)匯流排分離，因此具有比橫越CAN匯流排之通信低的潛時。
圖7係根據各種實施例之智慧型車輪程序700的流程圖。如上文所介紹，可在與本端智慧型車輪伺服器通信之排列在各別智慧型車輪上之多個感測器平台之智慧型車輪感測器系統處執行程序700。應注意，程序700僅為實例且並不意欲限制本發明。因此，應理解，可在圖7之程序700之前、期間及之後提供額外操作(例如，區塊)，可省略某些操作，可與其他操作並行地執行某些操作，且可在本文中僅簡單地描述一些其他操作。
在區塊702處，可基於起始溫度、起始電壓及操作電壓判定操作溫度。可根據上文所論述之圖6之溫度感測程序600判定此操作溫度，因此此處為簡潔起見而將不再重複。而且，此操作溫度可為智慧型車輪感測器系統資料之部分(例如，一種類型之感測器資料及/或由智慧型車輪感測器系統產生及/或分析之參數)。
返回至圖7，在區塊704處，可自總體相關智慧型車輪感測器系統資料判定參數值。根據一些實施例，感測器資料與參數值之間的差可為參數值可指可相對於臨限值進一步分析之值，而感測器資料可為由感測器產生之資料，而無需相對於臨限值之另一比較或分析。因此，操作溫度在一些實施例中可為參數值，而在其他實施例中可為從中判定參數值之感測器資料。在參數值為操作溫度之實施例中，除了應注意判定操作溫度及操作溫度為參數值之外，可不需要進一步收集感測器資料及/或分析。
如上文所論述，智慧型車輪可為具有本端網路連接感測器系統之車輛之車輪，該本端網路連接感測器系統具有排列在車輪自身上之至少一個感測器。智慧型車輪感測器系統可包括多種類型之感測器，該等感測器可各自經組態以收集除了由壓電換能器產生之操作溫度及/或電壓資料之外的不同類型之智慧型車輪感測器系統資料，以進行溫度判定。舉例而言，智慧型車輪感測器系統可包括以下各者中之一或多者：高度感測器，其經組態以產生氣壓感測器資料；聲學感測器，其經組態以產生聲學感測器資料；影像感測器，其經組態以產生影像感測器資料；氣體感測器，其經組態以產生氣體感測器資料；磁性感測器，其經組態以產生磁性感測器資料；加速計感測器，其經組態以產生加速度感測器資料；陀螺儀感測器，其經組態以產生陀螺儀感測器資料；及濕度感測器，其經組態以產生濕度感測器資料。在一些實施例中，此等感測器可由衝擊感測器喚醒，該衝擊感測器可感測由壓電換能器產生之能量(例如，電壓)之量。
在一些實施例中，可將智慧型車輪感測器系統資料自排列在智慧型車輪上之感測器平台本端傳送至本端智慧型車輪伺服器。此通信可經由通信介面來進行。此通信介面可使裝置能夠使用任何通信媒體及協定彼此通信。因此，通信介面可包括能夠將各別感測器平台與本端智慧型車輪伺服器耦接之任何合適硬體、軟體或硬體與軟體之組合。通信介面可經配置以用任何合適技術來操作，以使用一組所要通信協定、服務或操作程序來控制資訊信號。在一些實施例中，此通信介面可與控制器區域網路(CAN)匯流排分離，因此具有比橫越CAN匯流排之通信低的潛時。
因此，可分析或處理智慧型車輪感測器系統資料以判定參數值。此參數值可特性化任何類型之現實世界參數，例如，輪胎破損機率。在一些實施例中，此參數值可特性化不同類型之本端智慧型車輪感測器系統資料之組合及/或本端智慧型車輪感測器系統資料與本端智慧型車輪伺服器可存取之其他資料之組合，其中該組合可表達為預定公式。舉例而言，此參數值可特性化以下各者中之一或多者之組合：氣壓感測器資料；聲學感測器資料；影像感測器資料；氣體感測器資料；磁性感測器資料；加速度感測器資料；陀螺儀感測器資料；濕度感測器資料等。作為另一實例，此參數值可特性化本端智慧型車輪感測器系統資料與其他資料之組合，該其他資料無論係預定的(例如，車輛建造及其他規格)抑或自本端智慧型車輪感測器系統資料外接收的(例如，遠端資料，例如自衛星接收之GPS資料或藉由遠端網路自遠端伺服器接收之資料)。舉例而言，參數值可考慮(例如，反映)各種輸入中之任一者，例如里程、車輪動力學、輪胎壓力、負載狀況、道路狀況、平衡資訊、高度狀況、環境聲音、制動動力學等。
在各種實施例中，參數值可表示經由由本端智慧型車輪伺服器及/或遠端伺服器判定或訓練之統計模型之應用判定之機率(例如，故障機率，例如輪胎破損機率)。可使用歷史聚集資料來訓練此統計模型(例如，本端智慧型車輪感測器系統或多個智慧型車輪感測器系統當中之歷史聚集資料)。可使用機器學習技術(例如，經由受監督或無監督學習)進行此訓練。此等機器學習技術可為例如決策樹學習、關聯規則學習、人工神經網路、深度結構學習、歸納邏輯程式化、支援向量機、聚類分析、貝葉斯網路、表示學習、類似性學習、稀疏字典學習、學習分類器系統等。隨後，可將此統計模型應用至新或當前智慧型車輪感測器資料，以判定當前參數值(例如，故障機率)。此統計模型可考慮到隱藏變數、互動變數等來表示此機率。舉例而言，此等機率可表示至少部分地基於操作溫度之輪胎破損或其他輪胎故障之機率。
在區塊708處，本端智慧型車輪伺服器可判定臨限值。在一些實施例中，可動態地判定此等臨限值，並可在判定參數值是否滿足(例如，超過)臨限值的同時判定此等臨限值。然而，在其他實施例中，可在判定參數值是否滿足臨限值之前完成臨限值判定。在一些實施例中，參數值之判定可包括自記憶體或自遠端伺服器擷取預定參數值。
在各種實施例中，可針對每一類型之參數值判定臨限值。舉例而言，對於操作溫度、故障機率、輪胎破損機率等中之每一者或其組合，可存在單獨的臨限值。舉例而言，臨限值可特性化臨限值操作溫度、至少部分地基於操作溫度之臨限值故障機率，及/或至少部分地基於操作溫度之臨限值輪胎破損機率等。
如上所述，可根據對參數值之資料集之統計分析來判定參數值。舉例而言，可藉由參數值類型(例如，操作溫度及/或故障機率，例如輪胎破損機率)、不同智慧型車輪、不同感測器平台、不同車輛等橫越不同標準，例如不同時間(例如，作為歷史參數值)聚集參數值。作為另一實例，參數值可表示如由統計模型判定之機率。在一些實施例中，藉由根據各種標準分析聚集資料，可基於對來自參數值之離群值之偵測來判定臨限值。在一些實施例中，此等離群值可判定臨限值，當滿足臨限值時可限定不利條件(例如，不良操作溫度及/或不良故障機率)。可根據對離群值之習知統計分析來判定此等離群值。舉例而言，可將臨限值設定為各種機率當中之離群值(例如，作為離群值之機率值)。
在區塊710處，可作出關於任何參數值是否滿足任何相關聯臨限值之決策。如上文所介紹，參數(例如，參數值)可能不一定表示單一值，但亦可表示值之型樣及/或值之範圍或譜，及/或源自利用不同資料值之預定組合之預定公式之值。若是，則程序700可前進至區塊712。若否，則程序700可返回至區塊702。
在區塊712處，可回應於參數值滿足臨限值而執行動作。在一些實施例中，當特定參數值滿足特定臨限值時可採取動作。因此，採取之動作可基於所滿足之特定參數值。採取之動作可為例如針對車輛之駕駛員或車輛之其他操作者產生警報、啟動特定安全或駕駛系統、通知線上資料庫中與車輛相關聯之不安全駕駛條件等。
儘管結合圖7及下文進一步提及之各種實施例可描述本端智慧型車輛伺服器處之感測器資料之處理，但在其他實施例中，智慧型車輪感測器系統可處理經由遠端網路發送至遠端智慧型車輪伺服器之感測器資料。如上文結合圖1所論述，感測器資料之此處理可與僅在本端智慧型車輪伺服器處本端執行類似，但由本端智慧型車輪伺服器及遠端智慧型車輪伺服器兩者之組合來執行。
圖8係根據一些實施例之溫度可如何與壓電換能器306所產生之電壓相關的圖表。X軸可表示接觸壓電換能器之輪胎(例如，智慧型車輪之可撓性組件)之溫度值。Y軸可表示由壓電換能器產生之電壓值(例如，在操作時間段期間之正規化電壓值)。如圖8中所繪示，電壓值可在最小電壓值與最大電壓值之間改變。因此，電壓值可在特定溫度下達到峰值，使得針對每一電壓值存在兩個可能溫度。在一些實施例中，可查詢圖8之圖表以判定接觸壓電換能器之輪胎(例如，智慧型車輪之可撓性組件)之溫度(例如，如基於由壓電換能器產生之電壓值)。在特定實施例中，可基於任意決策進行輪胎溫度之判定，以選擇與電壓值相關聯之兩個可能溫度值中之較高者或較低者。在特定實施例中，可基於自已知起始溫度及起始電壓值穿過圖8之曲線之電壓值而連續地追蹤操作溫度。
雖然上文已描述本發明之各種實施例，但應理解，該等實施例僅作為實例呈現而不係作為限制。同樣地，各種圖可描繪實例架構或組態，提供該實例架構或組態以使一般技術者能夠瞭解本發明之例示性特徵及功能。然而，熟習此項技術者將理解，本發明並不限於所繪示實例架構或組態，而是可使用各種替代架構及組態實施。另外，一般技術者將理解，一個實施例之一或多個特徵可與本文中所描述之另一實施例之一或多個特徵組合。因此，本發明之廣度及範疇不應由任何上述例示性實施例中之任一者限制。
亦應理解，本文中使用例如「第一」、「第二」等名稱對元件進行任何參考通常不限制彼等元件之數量或順序。實際上，此等名稱可在本文中用作區別兩個或多於兩個元件或元件之例項的方便方法。因此，對第一及第二元件之參考不意謂可採用僅兩個元件或第一元件必須以某一方式在第二元件之前。
另外，一般技術者將理解，可使用各種不同科技及技術中之任一者來表示資訊及信號。舉例而言，可藉由電壓、電流、電磁波、磁場或磁粒子、光場或光粒子或其任何組合來表示例如在上文描述中可能參考之資料、指令、命令、資訊、信號、位元及符號。
一般技術者將進一步瞭解，結合本文中所揭示之態樣描述之各種說明性邏輯區塊、模組、處理器、構件、電路、方法及功能中之任一者可由電子硬體(例如，可使用源寫碼或一些其他技術設計之數位實施方案、類比實施方案或兩者之組合)、併有指令之各種形式之程式或設計程式碼(為方便起見，其可在本文中被稱為「軟體」或「軟體模組」)或兩者之組合來實施。為清晰地說明硬體與軟體之此可互換性，上文已大體上就其功能性描述了各種說明性組件、區塊、模組、電路及步驟。此功能性係實施為硬體、韌體或軟體抑或此等技術之組合取決於特定應用及施加於整個系統之設計約束。熟習此項技術者可針對每一特定應用以不同方式實施所描述之功能性，但此類實施決策不應被解譯為引起對本發明之範疇之偏離。
此外，一般技術者將理解，本文中所描述之各種說明性邏輯區塊、模組、裝置、組件及電路可實施在積體電路(IC)內或由積體電路執行，該積體電路可包括一般用途處理器、數位信號處理器(DSP)、特殊應用積體電路(ASIC)、場可程式化閘陣列(FPGA)或其他可程式化邏輯裝置，或其任何組合。邏輯區塊、模組及電路可包括天線及/或收發器以與網路內或裝置內之各個組件通信。一般用途處理器可為微處理器，但在替代方案中，處理器可為任何習知處理器、控制器或狀態機。處理器亦可實施為計算裝置之組合，例如DSP與微處理器之組合、複數個微處理器、一或多個微處理器與DSP核心結合，或任何其他合適組態，從而執行本文中所描述之功能。
若實施於軟體中，則可將功能作為一或多個指令或程式碼儲存在電腦可讀媒體上。因此，本文中所揭示之方法或算法之步驟可實施為儲存在電腦可讀媒體上之軟體。電腦可讀媒體包括電腦儲存媒體及通信媒體兩者，通信媒體包括可實現將電腦程式或程式碼自一處傳送至另一處之任何媒體。儲存媒體可為可由電腦存取之任何可用媒體。藉助於實例而非限制性地，此種電腦可讀媒體可包括RAM、ROM、EEPROM、CD-ROM或其他光碟儲存裝置、磁碟儲存裝置或其他磁性儲存裝置，或可用於以指令或資料結構形式儲存所要程式碼且可由電腦存取之任何其他媒體。
在此文件中，如本文中所使用，術語「模組」係指用於執行本文中所描述之相關聯功能之軟體、韌體、硬體及此等元件之任何組合。另外，出於論述之目的，將各種模組描述為離散模組；然而，如將對一般技術者顯而易見，可將兩個或多於兩個模組進行組合以形成執行根據本發明實施例之相關聯功能之單一模組。
另外，在本發明之實施例中可採用記憶體或其他儲存裝置以及通信組件。應瞭解，為清楚起見，以上說明已經參考不同功能單元及處理器描述了本發明之實施例。然而，將明白可在不減損本發明的情況下使用在不同功能單元、處理邏輯元件或域之間的任何合適功能分佈。舉例而言，被說明為由單獨處理邏輯元件或控制器執行之功能可由同一處理邏輯元件或控制器執行。因此，對特定功能單元之參考僅為對用於提供所描述功能之合適裝置之參考，而非指示嚴格的邏輯或實體結構或組織。
對於熟習此項技術者而言，本發明中所描述之實施方案之各種修改可為顯而易見的，且在不脫離本發明之範疇的情況下，本文中所定義之一般原理可適用於其他實施方案。因此，本發明並不意欲限於本文中所示出之實施方案，而應被賦予與本文所揭示之新穎特徵及原理相一致的最廣泛範疇，如以下申請專利範圍中所敍述。
100:智慧型車輪感測器系統 102:智慧型車輪 104:本端感測器系統 106:感測器平台 108:本端智慧型車輪伺服器 110:本端智慧型車輪資料儲存區 112:本端使用者裝置 114:車身 116:車輛 120:遠端網路 122:遠端伺服器 124:遠端資料儲存區 126:遠端使用者裝置 128:遠端衛星 200:計算裝置 225:硬體單元 226:軟體 230:處理器 232:系統記憶體 234:系統匯流排 236:顯示介面 240:桌面 242:顯示影像 250:使用者介面 260:資料庫 270:電腦可讀儲存媒體 280:通信介面 300:智慧型車輪 302:感測器平台 304:中心外殼 306:壓電換能器 308:可旋轉組件 308A:輪輞 308B:輪輻 308C:中心 310:可撓性組件 402:背襯部分 410:導電接腳 502:彎曲特徵 504:蓋 506:主要部分 508:墊圈 510:感測器整合器平台 512:感測器 514:電池 516:通信介面 518:處理器 600:溫度感測程序 602:區塊 604:區塊 606:區塊 608:區塊 700:智慧型車輪程序 702:區塊 704:區塊 708:區塊 710:區塊 712:區塊
下文參考以下圖式詳細地描述本發明之各種例示性實施例。圖式係僅出於繪示之目的而提供，且僅描繪本發明之例示性實施例。提供此等圖式以有助於讀者理解本發明，且此等圖式不應被視為限制本發明之廣度、範疇或適用性。應注意，為了繪示之清楚性及簡易性起見，此等圖式未必按比例繪製。
圖1係根據各種實施例之整合至少一個智慧型車輪之智慧型車輪感測器系統的圖解。
圖2係根據各種實施例之例示性計算裝置的方塊圖。
圖3A係根據各種實施例之智慧型車輪的透視繪示。
圖3B係根據各種實施例之不含可撓性組件之智慧型車輪的透視繪示。
圖4係根據各種實施例之壓電換能器的透視繪示。
圖5A繪示根據各種實施例之具有導電接腳之壓電換能器之中心外殼的透視圖。
圖5B繪示根據各種實施例之在中心外殼內之感測器整合器平台的透視圖。
圖6係根據各種實施例之溫度感測程序的流程圖。
圖7係根據各種實施例之智慧型車輪程序的流程圖。
圖8係根據各種實施例之溫度可如何與壓電換能器所產生之電壓相關的圖表。
100:智慧型車輪感測器系統
102:智慧型車輪
104:本端感測器系統
106:感測器平台
108:本端智慧型車輪伺服器
110:本端智慧型車輪資料儲存區
112:本端使用者裝置
114:車身
116:車輛
120:遠端網路
122:遠端伺服器
124:遠端資料儲存區
126:遠端使用者裝置
128:遠端衛星

Claims (20)

  1. 一種系統，其包含： 一可旋轉組件，其經組態以旋轉； 一壓電換能器，其沿著該可旋轉組件之一圓周安置，其中該壓電換能器經組態以基於該壓電換能器之一機械變形產生一卸載電壓；及 至少一個處理器，其與該壓電換能器通信，該至少一個處理器經組態以基於該卸載電壓判定一溫度值。
  2. 如請求項1之系統，其中該溫度值與接觸該壓電換能器之一可撓性側壁相關聯。
  3. 如請求項1之系統，其中該可旋轉組件係一車輪之部分，且該壓電換能器直接接觸該車輪之一可撓性側壁。
  4. 如請求項1之系統，其中該至少一個處理器安置於該可旋轉組件安裝至的一車身內。
  5. 如請求項1之系統，其進一步包含： 一電壓感測器，其與該壓電換能器通信，該電壓感測器經組態以判定該卸載電壓之一卸載電壓值，其中該至少一個處理器經組態以基於該卸載電壓值判定該溫度值。
  6. 如請求項5之系統，其中該可旋轉組件包含一輪輞，其中該輪輞包含與一面向內表面相對之一面向外表面，該可旋轉組件之該圓周界定在該面向內表面中，其中該電壓感測器沿著該面向內表面位於一中心外殼內。
  7. 如請求項6之系統，其中該壓電換能器沿著該面向外表面定位並經由一導電線與該電壓感測器連接。
  8. 如請求項1之系統，其進一步包含： 耦接至該可旋轉組件之一輪胎，其中該輪胎在充氣時經組態以將由於作用在接觸一道路的該輪胎之一部分上的壓縮力而產生的力傳遞至該可旋轉組件，其中該壓電換能器經組態以在該可旋轉組件旋轉時回應於作用在接觸該道路的該輪胎之該部分上的該壓縮力而機械地變形。
  9. 一種方法，其包含： 判定一起始溫度； 在該起始溫度下使一可旋轉組件旋轉； 自沿著該可旋轉組件之一圓周安置之一壓電換能器判定一起始電壓值，其中該壓電換能器經組態以基於該壓電換能器之一機械變形產生電壓； 在判定該起始電壓值之後自該壓電換能器判定一操作電壓值；及 基於該操作電壓值判定一操作溫度。
  10. 如請求項9之方法，其進一步包含： 基於聚集感測器資料執行一動作，其中該聚集感測器資料包含該操作溫度。
  11. 如請求項9之方法，其進一步包含： 基於該操作溫度判定一輪胎破損機率。
  12. 如請求項11之方法，其進一步包含： 回應於該輪胎破損機率超過一臨限值而產生一警報。
  13. 如請求項12之方法，其進一步包含： 使用應用於包含該操作溫度之感測器資料之一統計模型將一離群值判定為該臨限值。
  14. 如請求項9之方法，其中該壓電換能器包含一壓電材料。
  15. 如請求項9之方法，其中該可旋轉組件安裝至一車身。
  16. 一種非暫時性電腦可讀媒體，其具有儲存於其上之指令，其中該等指令在由一處理器執行時使一裝置執行包含以下各者之操作： 接收與一可旋轉組件相關聯之一起始溫度； 自沿著該可旋轉組件之一圓周安置之一壓電換能器接收一起始電壓值，其中該壓電換能器經組態以基於該壓電換能器之一機械變形產生電壓； 在收集該起始電壓值之後自該壓電換能器接收一操作電壓值；及 基於該操作電壓值、該起始電壓值及該起始溫度判定一操作溫度。
  17. 如請求項16之非暫時性電腦可讀媒體，其中該等操作進一步包含： 基於根據該操作電壓值及該起始電壓值按比例調整該起始溫度來判定該操作溫度。
  18. 如請求項16之非暫時性電腦可讀媒體，其中該等操作進一步包含： 基於在一段時間內收集之該操作溫度值判定一歷史操作溫度集；及 基於該歷史操作溫度集判定一輪胎破損機率。
  19. 如請求項16之非暫時性電腦可讀媒體，其中該壓電換能器經組態以經由一無線連接將該操作電壓值發送至該處理器。
  20. 如請求項19之非暫時性電腦可讀媒體，其中該無線連接繞過一車輛匯流排。
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