專利名稱：一種近距離無源輪胎壓力監(jiān)測系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型屬于車輛狀態(tài)實時監(jiān)測技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及的是一種近距離無源輪胎壓力監(jiān)測系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
汽車輪胎由橡膠、骨架材料(金屬或纖維)，胎圈鋼絲等組成，負責支撐汽車的質(zhì)量并將力傳遞到地面，是汽車行走的重要部件，因此輪胎·性能對汽車性能影響極大，影響輪胎性能的參數(shù)包括輪胎材料、結(jié)構(gòu)和輪胎壓力等。其中汽車輪胎壓力的高低直接影響整車的承載能力、制動性能(安全性)、高速性能和舒適性。汽車輪胎按充氣壓力大小分為高壓輪胎(O. 5-0. 7MPa)、低壓輪胎(O. 15-0. 5MPa)和超低壓輪胎(< O. 15MPa)。適當?shù)妮喬毫τ欣跍p少輪胎的非正常磨損，獲得良好的車輛行駛性能，汽車在高速行駛時，爆胎現(xiàn)象時有發(fā)生，尤其是轎車前部轉(zhuǎn)向輪胎爆胎對車輛的安全性影響很大。在汽車的高速行駛過程中，輪胎故障是殺傷力最大也是最難預防的事故隱患，是突發(fā)性交通事故發(fā)生的重要原因。為防止爆胎，需要對輪胎壓力進行檢測，因此輪胎壓力監(jiān)測系統(tǒng)(TPMS)與汽車安全氣囊、防抱死制動系統(tǒng)(ABS)被認為是汽車三大安全系統(tǒng)，TPMS主要用于在汽車行駛過程中對輪胎氣壓進行實時自動監(jiān)測，并對輪胎漏氣和低氣壓進行報警，以確保行車安全。目前，輪胎壓力監(jiān)測系統(tǒng)主要分為兩種類型一種為間接式(Wheel-Speed Based TPMS，簡稱WSB)，這種系統(tǒng)是通過汽車ABS系統(tǒng)的輪速傳感器來比較輪胎之間的轉(zhuǎn)速差別，以達到監(jiān)測胎壓的目的。ABS通過輪速傳感器來確定車輪是否抱死，從而決定是否啟動防抱死系統(tǒng)。當輪胎壓力降低時，車輛的重量會使輪胎直徑變小，這就會導致車速發(fā)生變化，這種變化即可用于觸發(fā)警報系統(tǒng)來向司機發(fā)出警告，屬于事后被動型。另一種是直接式(Pressure-Sensor Based TPMS,簡稱PSB),這種系統(tǒng)是利用安裝在每一個輪胎里的壓力傳感器來直接測量輪胎的氣壓，利用無線發(fā)射器將壓力信息從輪胎內(nèi)部發(fā)送到中央接收器模塊上的系統(tǒng)，然后對各輪胎氣壓數(shù)據(jù)進行顯示，當輪胎氣壓太低或漏氣時，系統(tǒng)會自動報警，屬于事前主動防御性。直接系統(tǒng)在輪胎的胎骰上安裝一個內(nèi)置傳感器，傳感器中包括感應氣壓的電橋式電子氣壓感應裝置，它將氣壓信號轉(zhuǎn)換為電信號，通過無線發(fā)射裝置將信號發(fā)射出來，以實現(xiàn)在行車或靜止的狀態(tài)下，實時監(jiān)視輪胎的壓力、溫度等數(shù)據(jù)，并通過無線方式發(fā)射到接收器，在顯示器上顯示各種數(shù)據(jù)變化或以蜂鳴等形式，提醒駕車者，并在輪胎漏氣和壓力變化超過安全門限(該門限值可通過顯示器設(shè)定)時進行報警，以保障行車安全。由于直接系統(tǒng)可以隨時測定每個輪胎內(nèi)部的實際瞬壓，很容易確定故障輪胎，具有準確率高的特點，因此應用較為廣泛。然而目前的直接系統(tǒng)主要是有源單方向通信，其中安裝在輪胎中的傳感器采用一次性電池供電，其電池工作壽命一般在6年左右，且成本較高；而同時有源TPMS系統(tǒng)的多個發(fā)射器間存在互擾的概率，容易導致車輛運行時，各個車輛之間存在互相干擾的可能，而且現(xiàn)有有源發(fā)射器的信號發(fā)射距離在10-20米不等。
實用新型內(nèi)容為此，本實用新型的目的在于提供一種近距離無源輪胎壓力監(jiān)測系統(tǒng)，以解決目前有源直接式輪胎壓力監(jiān)測系統(tǒng)所存在的電池使用壽命有限，且容易導致各個車輛之間存在干擾的問題。為實現(xiàn)上述目的，本實用新型主要采用以下技術(shù)方案一種近距離無源輪胎壓力監(jiān)測系統(tǒng)，包括電子控制單元、安裝在汽車輪胎中的TPMS RFID單元以及安裝在汽車輪胎外部的RFID讀寫器，所述TPMS RFID單元由天線線圈、RFID芯片、磁電轉(zhuǎn)換器、微控制器、壓力傳感器和溫度傳感器等構(gòu)成，所述壓力傳感器和溫度傳感器與微控制器連接，所述微控制器與磁電轉(zhuǎn)換器連接，磁電轉(zhuǎn)換器通過RFID芯片及 天線線圈與RFID讀寫器無線射頻連接。其中所述電子控制單元還連接有一報警顯示單元。其中安裝在輪胎上面的TPMS RFID單元與安裝在汽車輪胎外部的RFID讀寫器之間的間距在2米以內(nèi)。其中所述電子控制單元與RFID讀寫器通過汽車總線連接或者通過無線方式連接通信。本實用新型通過在汽車輪胎中安裝TPMS RFID單元，通過TPMS RFID單元天線線圈接收射頻信號，并通過RFID芯片轉(zhuǎn)換成電能以供微控制器工作，微控制器通過溫度和壓力傳感器，接收輪胎中的實時壓力和溫度數(shù)據(jù)，并將其通過RFID芯片及天線線圈發(fā)送給RFID讀寫器，電子控制單元根據(jù)RFID讀寫器所讀取的數(shù)據(jù)進行判斷，并發(fā)送給報警顯示單元，對輪胎當前的情況進行報警顯示。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實用新型采用RFID射頻技術(shù)，將磁能轉(zhuǎn)換成電能供TPMS RFID單元工作，實現(xiàn)了汽車輪胎中安裝TPMS RFID單元的無源化，解決了目前有源直接式輪胎壓力監(jiān)測系統(tǒng)所存在的電池使用壽命有限的問題，而且本實用新型不需要現(xiàn)有有源產(chǎn)品的LF喚醒功能，可節(jié)省發(fā)射機成本5%左右；尤其是近距離采用的近距離監(jiān)測，可以有效避免各個車輛之間存在干擾的問題，由于采用本系統(tǒng)ECU主動方式，TPMS RFID單元可以不需要現(xiàn)有有源方式的加速度傳感器部分，直接采用傳統(tǒng)車輛總線獲取車速方式，更為精確可靠，TPMS監(jiān)測方法更為靈活，可以進一步節(jié)省成本。
圖I為本實用新型的系統(tǒng)原理框圖。
具體實施方式
為闡述本實用新型的思想及目的，下面將結(jié)合附圖和具體實施例對本實用新型做進一步的說明。請參見圖I所示，圖I為本實用新型的系統(tǒng)原理框圖。本實用新型提供的是一種近距離無源輪胎壓力監(jiān)測系統(tǒng)，主要用于解決目前有源直接式輪胎壓力監(jiān)測系統(tǒng)所存在的電池使用壽命有限，且容易導致各個車輛之間存在干擾的問題。其中該系統(tǒng)主要包括有報警顯示單元、電子控制單元(ECT)、安裝在汽車輪胎上面的TPMS RFID單元以及安裝在汽車輪胎外部的RFID讀寫器，電子控制單元與報警顯示單元、RFID讀寫器分別通過汽車總線或者無線方式連接通信。TPMS RFID安裝在輪胎內(nèi)外即可，用于測量輪胎內(nèi)部壓力、溫度等數(shù)據(jù)，RFID讀寫器可以安裝在輪胎外部附近，與TPMS RFID通信距離可控制在2米以內(nèi)，實際通信距離可以根據(jù)車輛輪胎實際大小進行選擇。本實用新型中優(yōu)選為I米以內(nèi)。TPMS RFID單元由天線線圈、RFID芯片、磁電轉(zhuǎn)換器、微控制器、壓力傳感器和溫度傳感器構(gòu)成，所述壓力傳感器和溫度傳感器與微控制器連接，所述微控制器與磁電轉(zhuǎn)換器連接，磁電轉(zhuǎn)換器通過RFID芯片及天線線圈與RFID讀寫器無線射頻連接。本實用新型的工作原理是需要測量時通過ECU對安裝在各個輪胎外部的RFID讀寫器發(fā)送控制命令，由RFID讀寫器發(fā)射射頻能量激活輪胎上面的TPMS RFID。輪胎上面的TPMS RFID天線線圈及RFID芯片將收到的射頻能量通過磁電轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換成電能并儲存，同時給TPMS RFID中的微控制器提供后續(xù)工作所需的電能。當電源穩(wěn)定后開始工作，并陸續(xù)接收RFID讀寫器射頻發(fā)過來的命令。TPMS RFID對命令解析和處理完后，通過射頻轉(zhuǎn)換儲存的能量繼續(xù)供電，并通過壓力傳感器和溫度傳感器將輪胎各狀態(tài)信息回發(fā)給RFID讀寫器，RFID讀寫器接收無線信號后，將數(shù)據(jù)傳給ECU單元，最終由ECU單元處理各種數(shù)據(jù)，并完成告警和顯示等功能。采用本實用新型所述的系統(tǒng)提高了 TPMS測量發(fā)射裝置的安全性，由于本系統(tǒng)中采用ECU主動式近距離讀取，完全可以避免本車及其他車輛的輪胎的無線信號干擾；提高了 TPMS測量發(fā)射裝置的易用性，不需要對各個TPMS發(fā)射測量裝置的配對，可以使駕駛者隨時隨地主動快速了解車輛輪胎的狀態(tài)，包括靜止停車時。對于不同輪胎個數(shù)的車型的TPMS測量技術(shù)可擴展性強，由于系統(tǒng)各外設(shè)所有的工作狀態(tài)是由ECU主動控制，及近距離通信方式，因此不存在考慮輪胎個數(shù)增多，需要發(fā)射模塊發(fā)射功率增大，導致系統(tǒng)復雜度增加，電池壽命降低和系統(tǒng)輪胎間無線互擾幾率增加的影響。同時本實用新型所述的系統(tǒng)可大大降低TPMS測量系統(tǒng)的成本，有源TPMS系統(tǒng)的發(fā)射機電池成本占發(fā)射機總成本的30% -40%，而本系統(tǒng)則無需電池；本系統(tǒng)大大延長TPMS測量發(fā)射裝置的使用壽命，有源TPMS系統(tǒng)的發(fā)射機電池壽命一般在6年左右，不可重復利用，而本系統(tǒng)則無使用壽命限制；本系統(tǒng)采用車載直流可充電電池循環(huán)供電，大大有利于汽車電子產(chǎn)業(yè)的環(huán)保節(jié)能；另外，本實用新型可以不需要現(xiàn)有有源產(chǎn)品的LF喚醒功能，可節(jié)省發(fā)射機成本5%左右；而且近距離無源通信的方法可以直接支持現(xiàn)有的喚醒功能，滿足汽車輪胎維修測試等功能。以上是對本實用新型所提供的一種無源輪胎壓力監(jiān)測系統(tǒng)進行了詳細的介紹，本文中應用了具體個例對本實用新型的結(jié)構(gòu)原理及實施方式進行了闡述，以上實施例只是用于幫助理解本實用新型的方法及其核心思想；同時，對于本領(lǐng)域的一般技術(shù)人員，依據(jù)本實用新型的思想，在具體實施方式
及應用范圍上均會有改變之處，綜上所述，本說明書內(nèi)容不應理解為對本實用新型的限制。
權(quán)利要求1.一種近距離無源輪胎壓力監(jiān)測系統(tǒng)，其特征在于包括電子控制單元、安裝在汽車輪胎中的TPMS RFID單元以及安裝在汽車輪胎外部的RFID讀寫器，所述TPMS RFID單元由天線線圈、RFID芯片、磁電轉(zhuǎn)換器、微控制器、壓力傳感器和溫度傳感器構(gòu)成，所述壓力傳感器和溫度傳感器與微控制器連接，所述微控制器與磁電轉(zhuǎn)換器連接，磁電轉(zhuǎn)換器通過RFID芯片及天線線圈與RFID讀寫器無線射頻連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的近距離無源輪胎壓力監(jiān)測系統(tǒng)，其特征在于所述電子控制單元還連接有一報警顯示單元。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的近距離無源輪胎壓力監(jiān)測系統(tǒng)，其特征在于安裝在輪胎上面的TPMS RFID單元與安裝在汽車輪胎外部的RFID讀寫器之間的間距在2米以內(nèi)。
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述的近距離無源輪胎壓力監(jiān)測系統(tǒng)，其特征在于所述電子控制單元與RFID讀寫器通過汽車總線連接。
專利摘要本實用新型公開了一種近距離無源輪胎壓力監(jiān)測系統(tǒng)，包括電子控制單元、安裝在汽車輪胎中的TPMS RFID單元以及安裝在汽車輪胎外部的RFID讀寫器，所述TPMS RFID單元由天線線圈、RFID芯片、磁電轉(zhuǎn)換器、微控制器、壓力傳感器和溫度傳感器構(gòu)成，所述壓力傳感器和溫度傳感器與微控制器連接，所述微控制器與磁電轉(zhuǎn)換器連接，磁電轉(zhuǎn)換器通過RFID芯片及天線線圈與RFID讀寫器無線射頻連接。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實用新型采用RFID射頻技術(shù)，將磁能轉(zhuǎn)換成電能供TPMS RFID單元工作，實現(xiàn)了汽車輪胎中安裝TPMS RFID單元的無源化，解決了目前有源直接式輪胎壓力監(jiān)測系統(tǒng)所存在的電池使用壽命有限，且容易導致各個車輛之間存在干擾的問題，同時該技術(shù)將解決車輛輪胎個數(shù)增加導致系統(tǒng)復雜度增加和可靠性降低的難題，對于不同輪胎個數(shù)的車型的TPMS測量技術(shù)可擴展性強。
文檔編號B60C23/20GK202480794SQ20112049304
公開日2012年10月10日 申請日期2011年11月30日 優(yōu)先權(quán)日2011年11月30日
發(fā)明者劉均, 楊勇 申請人:深圳市元征軟件開發(fā)有限公司