TWI608945B - 爆胎預警系統 - Google Patents

Description

爆胎預警系統

本發明涉及一種車輛安全行駛系統，尤其涉及一種爆胎預警系統。

當輪胎因為溫度太高或壓力太大等因素造成爆胎時，常會引發交通事故。先前之爆胎預警系統，如TPMS(Tire pressure monitoring system，輪胎壓力檢測系統)，藉由即時監測輪胎內之壓力及溫度，進而對潛在之爆胎可能性進行預警。然，該預警系統僅能判斷出輪胎是否有爆胎之可能性，而不能判斷出輪胎爆胎之具體位置。

鑒於前述內容，有必要提供一種可判斷爆胎具體位置之爆胎預警系統。

一種爆胎預警系統，用於判斷輪胎之爆胎位置，其包括控制模組及與該控制模組電性連接之資訊採集模組。該資訊採集模組包括電性連接之偵測電極及感測單元，該偵測電極包括第一導電層及第二導電層，該第一導電層包括貼附於該輪胎之胎面之內壁上之第一基底層，以及間隔形成於該第一基底層上之相互絕緣之複數第一電極，該第二導電層包括平行間隔該第一基底層之第二基底層，以及間隔形成於該第二基底層鄰近該複數第一電極一側之複數第二電極，該複數第二電極相互絕緣，且該複數第二電極與該複數第一電極一一 對應形成複數電極對，每一電極對中之第一電極與第二電極間預設間隔距離，輪胎內之介質充入該第一導電層與該第二導電層之間並流入每一電極對中以形成電容，該第一導電層為彈性材質以能夠跟隨該輪胎發生形變，該感測單元能夠採集該複數電極對之電容資訊並發送至該控制模組，該控制模組接收並分析電容資訊且判斷該輪胎之爆胎位置。

本發明之爆胎預警系統藉由將偵測電極貼附於輪胎之胎面之內壁上，且第一電極層能夠隨同輪胎一起發生形變，從而在輪胎發生形變時會導致相應電極對之電容發生改變，再利用感測單元將電容資訊傳送至控制模組，控制模組分析複數電極對之電容資訊變化並能夠判斷出爆胎位置，從而便於駕駛員及時檢修更換輪胎。

100‧‧‧爆胎預警系統

200‧‧‧輪胎

210‧‧‧形變處

10‧‧‧控制模組

30‧‧‧資訊採集模組

31‧‧‧偵測電極

312‧‧‧第一導電層

3121‧‧‧第一基底層

3123‧‧‧第一電極

314‧‧‧第二導電層

3141‧‧‧第二基底層

3143‧‧‧第二電極

316‧‧‧支撐件

318‧‧‧電極對

33‧‧‧感測單元

332‧‧‧電容感測單元

334‧‧‧形變感測單元

35‧‧‧微控制器

36‧‧‧射頻發射單元

38‧‧‧電源單元

60‧‧‧操作模組

61‧‧‧發動機

62‧‧‧傳動單元

64‧‧‧行駛單元

66‧‧‧轉向單元

68‧‧‧制動單元

70‧‧‧警示模組

72‧‧‧警示單元

74‧‧‧語音單元

80‧‧‧空隙

圖1為本發明實施方式之爆胎預警系統之功能模組圖。

圖2為本發明實施方式資訊採集模組之功能模組圖。

圖3為本發明實施方式之輪胎之局部剖視圖。

圖4為圖3所示輪胎爆胎時之局部剖視圖。

請參閱圖1，本發明實施方式之爆胎預警系統100用於偵測輪胎200(參閱圖3)之爆胎位置並計算爆胎時間。爆胎預警系統100包括控制模組10、資訊採集模組30、操作模組60及警示模組70。資訊採集模組30、操作模組60及警示模組70分別與控制模組10電性連接。資訊採集模組30將採集之資訊發送至控制模組10，控制模組10對該資訊進行比較分析判斷出爆胎位置並計算出爆胎 時間後，控制模組10發送資訊至警示模組70以提醒駕駛者，且控制操作模組60作出相應之安全操作以規避爆胎造成之危險。控制模組10裝設於汽車駕駛室內。

請一併參閱圖2，資訊採集模組30裝設於輪胎200內壁上，其包括依次電性連接之偵測電極31、感測單元33、微控制器35及射頻發射單元36，以及電源單元38。偵測電極31、感測單元33、微控制器35及射頻發射單元36均與電源單元38電性連接。

請一併參閱圖3，偵測電極31裝設於輪胎200之胎面之內壁上，其包括平行間隔設置之第一導電層312與第二導電層314，以及夾設於第一導電層312與第二導電層314之間之複數支撐件316。第一導電層312包括第一基底層3121及平行間隔設於其上之複數第一電極3123。第一基底層3121貼附於輪胎200之胎面之內壁上。複數第一電極3123分別與電源單元38之正極相連並相互絕緣。第二導電層314包括第二基底層3141及平行間隔設於其上之複數第二電極3143。複數第二電極3143分別與電源單元38之負極相連並相互絕緣，且第二電極3143平行於第一電極3123，複數第二電極3143之位置與複數第一電極3123之位置一一對應以形成複數電極對318。

每一支撐件316抵持於第一基底層3121及第二基底層3141上，位於相鄰二電極對318之間。複數支撐件316相互間隔設置。由於支撐件316之支撐，第一基底層3121與第二基底層3141相互間隔預設距離，從而使得其上之每一電極對318中之第一電極3123及第二電極3143之間形成空隙80，空氣介質充入第一電極層312及第二電極層314之間並流入複數空隙80中使每一電極對318中之第一電極3123及第二電極3143之間形成一電容。優選的，第一導電層312及第二導電層314均為電極膜。

本實施方式中，第一基底層3121、第二基底層3141及支撐件318均具有彈性，可產生形變並回復。支撐件318為球形彈性絕緣材料，其粘附於第一 基底層3121及第二基底層3141上。可理解，還可在第一基底層3121上形成完全覆蓋複數第一電極3123之絕緣層，或在第二基底層3141上形成完全覆蓋複數第二電極3143之絕緣層，以防止第一電極3123與第二電極3143相接觸時發生短路。

請再次參閱圖2，感測單元33包括電容感測單元332及形變感測單元334。電容感測單元32接收偵測電極31中每一電極對318之電容資訊，並將電容資訊經感測單元33發送至微控制器35。微控制器35將接收之電容資訊與預設電容資訊進行分析比對，並判斷輪胎200是否存在爆胎危險，且判斷出輪胎200之爆胎位置。形變感測單元334接收偵測電極31中每一第二電極3143之形變量資訊，並將形變量資訊經感測單元33發送至微控制器35。微控制器35將接收之形變量資訊與預設形變量進行分析比對，並計算輪胎200形變爆破之時間。微控制器35將處理後之電容資訊與形變資訊經射頻發射單元36發送至控制模組10。控制模組10依據微控制器35發送之處理資訊作出相應之預防措施。本實施方式中，資訊採集模組30與控制模組10無線連接。

可理解，資訊採集模組30還可與控制模組10有線連接，此時可將感測單元33、微控制器35、射頻發射單元36及電源單元38省略，將偵測電極31之第一導電層312及第二導電層314直接與控制模組10電性連接，控制模組10直接接收並處理偵測電極31中每一電極對318之電容資訊，並判斷是否存在爆胎危險及爆胎位置，且控制模組10還接收並處理偵測電極31中每一第二電極3143之形變量資訊，並計算爆胎時間。感測單元33可集成在控制模組10中。

操作模組60包括發動機61、傳動單元62、行駛單元64、轉向單元66及制動單元68。發動機61用於向汽車提供動力。傳動單元62用於將發動機61發出之動力傳遞至汽車之驅動車輪。行駛單元64用於接收傳動單元62傳遞之動力並牽引汽車正常行駛，且藉由調整懸架(圖未示)衰減汽車行駛中之震動以 保持行駛之平順性。轉向單元66用於改變汽車之行駛方向。制動單元68用於對汽車進行強制減速或強制停車。

當控制模組10判斷輪胎200存在爆胎危險時，控制模組10發送資訊至操作模組60，操作模組60控制發動機61斷開動力，並控制行駛單元64停止行駛且調整懸架衰減汽車行駛中之震動。當輪胎200爆胎後，操作模組60控制轉向單元66對汽車進行轉向，以使汽車傾斜回正，防止汽車發生傾斜；操作模組60還控制制動單元68以強制減速或強制停車。

警示模組70裝設於汽車駕駛室內，其包括警示單元72及語音單元74。當控制模組10判斷輪胎200存在爆胎危險時，控制模組10發送資訊至警示模組70，警示模組70控制警示單元72閃爍，且控制語音單元74發出提示音，以提醒駕駛員輪胎存在爆胎危險。當操作模組60控制汽車制動後，駕駛員可根據控制模組10接收之爆胎位置信息對汽車進行檢修。

請一併參閱圖4，當輪胎200因溫度太高或壓力太大等因素造成將要爆胎時，輪胎200內氣壓迫使其胎面之薄弱處朝向地面凸出發生微變形。輪胎200變形時，第一導電層312隨同輪胎200一起發生變形，從而導致形變處210之第一導電層312與第二導電層314之間之距離與介電常數同時發生改變。電容公式： 其中，A為兩電極彼此重疊之面積，d為兩電極之間之距離，ε為兩電極之間介電層之介電常數。因此，變形處210處之電極對318之電容發生改變。

電容感測單元332接收每一電極對318之電容資訊並發送至微控制器35，微控制器35對接收之電容資訊進行比對分析並判斷複數電極對318對應之電容是否發生改變，當微控制器35判斷至少一電極對318對應之電容發生改變時，微控制器35則可判斷輪胎200存在爆胎危險。微控制器35還可判斷出輪胎200之形變處210之位置。形變感測單元334接收形變處210對應之第一電極 3123之形變量，並將其發送至微控制器35，微控制器35依據該形變處210之形變量計算出爆胎時間。

本實施方式之偵測電極31貼附於輪胎200之胎面之內壁上，當輪胎200之形變處210發生爆胎後，第一導電層312與形變處210相對應之位置隨著輪胎200一起破裂，則變形處210之氣壓急速下降，輪胎200內之氣壓壓迫第二導電層314與形變處210相對應之位置貼附於第一導電層312上以密封輪胎200，從而避免輪胎200爆胎後因輪胎高度急劇下降而產生之安全事故。

本實施方式之爆胎預警系統100藉由將偵測電極33貼附於輪胎200之胎面之內壁上，在輪胎200發生形變時會導致變形處之電極對318之電容發生改變，藉由感測單元33接收複數電極對318之電容資訊及第一電極3123之形變量資訊並將其發送至微控制器35，微控制器35分析比對電容資訊並判斷是否存在爆胎危險且判斷出爆胎位置，同時微控制器35分析比對形變量資訊並計算出爆胎時間，以便於駕駛員及時檢修更換輪胎200。微控制器35再將處理資訊發送至控制模組10，控制模組10控制操作模組60作出相應之操作，同時藉由警示模組70提醒駕駛者可及時地對輪胎200進行檢修或更換。藉由設計具有彈性之偵測電極31，在輪胎200爆胎後第二導電層314密封輪胎200，作為爆胎補救措施，以避免輪胎200爆胎時發生安全事故。

可理解，警示模組70可省略，在控制模組10判斷輪胎200存在爆胎危險後，控制模組10直接控制操作模組60作出相應之安全操作，以規避爆胎產生之危險。

可理解，第二導電層314及支撐件316可不為彈性材質，此時僅第一導電層312跟隨輪胎200之形變發生形變，控制模組10根據形變產生之電容改變判斷爆胎位置，並根據變形量計算爆胎位置。

可理解，支撐件316可省略，可將第二導電層314固定於輪胎200之胎側之內壁上，只要使第二導電層314上之第二電極3143與第一導電層312上之第一電極3123間隔預定距離以充入介質形成電容即可。

綜上所述，本發明符合發明專利要件，爰依法提出申請專利。惟，以上該者僅為本發明之較佳實施例，舉凡熟悉本案技藝之人士，在爰依本發明精神所作之等效修飾或變化，皆應涵蓋於以下之如申請專利範圍內。

100‧‧‧爆胎預警系統

10‧‧‧控制模組

30‧‧‧資訊採集模組

60‧‧‧操作模組

61‧‧‧發動機

62‧‧‧傳動單元

64‧‧‧行駛單元

66‧‧‧轉向單元

68‧‧‧制動單元

70‧‧‧警示模組

72‧‧‧警示單元

74‧‧‧語音單元

Claims (10)

1. 一種爆胎預警系統，用於判斷輪胎之爆胎位置，其包括控制模組及與該控制模組電性連接之資訊採集模組，其改良在於：該資訊採集模組包括電性連接之偵測電極及感測單元，該偵測電極包括第一導電層及第二導電層，該第一導電層包括貼附於該輪胎之胎面之內壁上之第一基底層，以及間隔形成於該第一基底層上之相互絕緣之複數第一電極，該第二導電層包括平行間隔該第一基底層之第二基底層，以及間隔形成於該第二基底層鄰近該複數第一電極一側之複數第二電極，該複數第二電極相互絕緣，且該複數第二電極與該複數第一電極一一對應形成複數電極對，每一電極對中之第一電極與第二電極間預設間隔距離，輪胎內之介質充入該第一導電層與該第二導電層之間並流入每一電極對中以形成電容，該第一導電層為彈性材質以能夠跟隨該輪胎發生形變，該感測單元能夠採集該複數電極對之電容資訊並發送至該控制模組，該控制模組接收並分析電容資訊且判斷該輪胎之爆胎位置。
2. 如申請專利範圍第1項所述之爆胎預警系統，其中該偵測電極還包括複數支撐件，每一支撐件位於相鄰之二電極對之間並抵持支撐於該第一基底層及該第二基底層上，以使每一電極對中之第一電極及第二電極之間形成空隙。
3. 如申請專利範圍第2項所述之爆胎預警系統，其中該第二導電層及該複數支撐件均為彈性材質，當該輪胎爆胎後，輪胎內氣壓壓迫該第二導電層貼附於該輪胎之胎面之內壁上以密封該輪胎。
4. 如申請專利範圍第1項所述之爆胎預警系統，其中該爆胎預警系統還包括與該控制模組電性連接之操作模組，該控制模組接收該資訊採集模組採集之資訊並判斷該輪胎是否存在爆胎危險，進而控制該操作模組作出安全操作以規避爆胎危險。
5. 如申請專利範圍第4項所述之爆胎預警系統，其中該操作模組包括發動機、傳動單元及行駛單元，該發動機用於提供動力，該傳動單元用於傳遞動力，該行駛單元用於接收動力並牽引汽車行駛，當該控制模組判斷該輪胎存在爆胎危險後，該控制模組發送資訊至該操作模組，該操作模組控制該發動機斷開動力，並控制該行駛單元停止行駛且調整懸架衰減汽車行駛中之震動。
6. 如申請專利範圍第4項所述之爆胎預警系統，其中該操作模組還包括轉向單元及制動單元，當該爆胎後，該控制模組發送資訊至該操作模組，該操作模組控制該轉向單元對汽車進行轉向以防止汽車傾斜，並控制該制動單元以強制減速或強制停車。
7. 如申請專利範圍第1項所述之爆胎預警系統，其中該感測單元包括電容感測單元，該電容感測單元用於收集該複數電極對之電容資訊並發送至該控制模組。
8. 如申請專利範圍第7項所述之爆胎預警系統，其中該感測單元還包括形變感測單元，該形變感測單元用於收集該第一導電層之形變量資訊並傳送至該控制模組，該控制模組接收並分析該形變量資訊且計算該輪胎之爆胎時間。
9. 如申請專利範圍第7項所述之爆胎預警系統，其中該資訊採集模組還包括與該感測單元依次電性連接之微控制器及射頻發射單元，以及電源單元，該電源單元用於向該偵測電極、該感測單元、該微控制器及該射頻發射單元提供電能，該感測單元採集該複數電極對之電容資訊並發送至該微控制器，該微控制器接收並分析該資訊採集模組所採集之資訊，並判斷該輪胎之爆胎位置，該微控制器將處理後之資訊經該射頻發射單元無線發射至該控制模組。
10. 如申請專利範圍第1項所述之爆胎預警系統，其中該爆胎預警系統還包括與該控制模組電性連接之警示模組，該警示模組包括警示單元及語音單元， 該警示模組接收該控制模組發送之資訊並控制該警示單元閃爍且控制該語音單元發出提示音。