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CN107116977B - 一种智能轮胎 - Google Patents

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CN107116977B CN201710368730.0A CN201710368730A CN107116977B CN 107116977 B CN107116977 B CN 107116977B CN 201710368730 A CN201710368730 A CN 201710368730A CN 107116977 B CN107116977 B CN 107116977B
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王少静
张贯超
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Abstract

本发明公开了一种智能轮胎，包括轮胎本体、片状导电聚合物传感器、微控制单元、RF单元、上位主机和RF电路，片状导电聚合物传感器粘附在冠中的内衬层上，片状导电聚合物传感器的一端通过RF单元与微控制单元连接，片状导电聚合物传感器的另一端通过RF电路与上位主机连接，处理器与供电模块电性连接，处理器与显示屏和声音报警器控制连接，通讯端口与处理器相互连接。智能轮胎主要为危险使用工况进行预警而设计，可以利用冠部应变的幅值以及运行温度，配合拟合函数综合判断轮胎状态，还可以利用单一的导电聚合物传感器同时获应变的幅值以及运行温度，能实现对轮胎的多种危险工况予以预警，并且此种片状导电聚合物传感器成本低，适合推广。

Description

一种智能轮胎
技术领域
本发明涉及预警轮胎技术领域，具体为一种可对危险使用工况进行预警的智能轮胎。
背景技术
轮胎是汽车行驶系统的重要组成部分，轮胎特性直接影响汽车行驶的安全性、平顺性、舒适性和运输效率等汽车性能。据国家交通部信息中心数据统计，轮胎爆胎、疲劳驾驶和超速行驶是造成高速公路交通事故的三个重要原因，其中轮胎爆胎由于轮胎压力和温度作用的复杂性和不可控制性而成为首要因素。轮胎故障引起的交通事故给社会造成了巨大的损失，如何防止轮胎爆胎已成为汽车电子技术领域的一项重要的研究课题。虽然目前已存在利用胎压监控系统来对轮胎的气压/温度进行监控，但是轮胎危险使用工况并不单纯取决于轮胎气压/温度，一般的胎压监控难以及时对全部的危险工况予以预警。同时现有胎压监控系统传感器成本较高，限制了其应用范围。
发明内容
本发明的目的在于提供一种智能轮胎，以解决上述背景技术中提出的现有的胎压监控难以及时对全部的危险工况予以预警，且胎压监控系统传感器成本较高的问题。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种智能轮胎，包含轮胎本体、胎面层、中性层、内衬层、片状导电聚合物传感器、微控制单元、RF单元、上位主机和RF电路，所述的轮胎本体从外到内依次设置有胎面层、中性层和内衬层，所述片状导电聚合物传感器粘附在冠中内衬层上，所述的片状导电聚合物传感器的一端通过RF单元与微控制单元连接，片状导电聚合物传感器的另一端通过RF电路与上位主机连接，所述的上位主机包含供电模块、通讯端口、显示屏、声音报警器、按键摄入模块和处理器，处理器与供电模块电性连接，所述的处理器与显示屏和声音报警器控制连接，通讯端口与处理器相互连接，且所述的按键摄入模块接入处理器。
优选的，所述的片状导电聚合物传感器采用胶水与内衬层粘结。
优选的，所述的片状导电聚合物传感器采用低温低压硫化方式与使内衬层凝结成一体。
优选的，所述的片状导电聚合物传感器具有正温度效应及正拉力效应。
优选的，所述的片状导电聚合物传感器材质为导电橡胶。
优选的，所述的RF电路为半有源RFID。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：该智能轮胎主要为危险使用工况进行预警而设计，可以利用冠部应变的幅值以及运行温度，配合拟合函数综合判断轮胎状态，还可以利用单一的导电聚合物传感器同时获应变的幅值以及运行温度，能实现对轮胎的多种危险工况予以预警，并且此种片状导电聚合物传感器成本低，适合推广。
附图说明
图1为本发明中片状导电聚合物传感器贴合位置的说明图；
图2是本发明的智能轮胎系统组成的原理图；
图3是轮胎滚动状态冠部变形的结构示意图；
图4为轮胎滚动状态冠部名义张力的示意图。
图中：1、轮胎本体,2、胎面层,3、中性层,4、内衬层,5、片状导电聚合物传感器,6、微控制单元,7、RF单元,8、上位主机,9、RF电路,8-1、供电模块,8-2、通讯端口,8-3、显示屏,8-4、声音报警器,8-5、按键摄入模块,8-6、处理器。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，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。
请参阅图1-4，本发明提供一种技术方案：一种智能轮胎包含轮胎本体1、胎面层2、中性层3、内衬层4、片状导电聚合物传感器5、微控制单元6、RF单元7、上位主机8和RF电路9，所述的轮胎本体1从外到内依次设置有胎面层2、中性层3和内衬层4，所述的片状导电聚合物传感器5粘附在冠中内衬层4上，且所述的片状导电聚合物传感器5采用胶水与内衬层4粘结或采用低温低压硫化方式与使内衬层4凝结成一体，片状导电聚合物传感器5的一端通过RF单元7与微控制单元6连接，片状导电聚合物传感器5的另一端通过RF电路9与上位主机8连接，所述的RF电路9为半有源RFID，所述片状导电聚合物传感器5材质为导电橡胶，所述的片状导电聚合物传感器5具有正温度效应，因其具有正温度效应，即其阻抗会随温度升高而升高，以此可以获取轮胎运行的温度信号；同时由于片状导电聚合物传感器5具有开关温度，即温度超过其开关温度时，片状导电聚合物传感器5的阻抗会急剧增加，以此可以获得高温报警信号，片状导电聚合物传感器5开关温度应高于轮胎正常使用内温，但不高于轮胎橡胶发生破坏时的内温，所述片状导电聚合物传感器5具有正拉力效应，即其阻抗在拉伸状态增高，压缩状态降低，由于轮胎冠部周向名义张力变化幅值在踏入/踏出位置达到最大，以此会引起状导电聚合物传感器5阻抗变化的最大幅值，所述的上位主机8包含供电模块8-1、通讯端口8-2、显示屏8-3、声音报警器8-4、按键摄入模块8-5和处理器8-6，处理器8-6与供电模块8-1电性连接，所述的处理器8-6与显示屏8-3和声音报警器8-4控制连接，通讯端口8-2与处理器8-6双向连接，且按键摄入模块8-5接入处理器8-6。
工作原理：由于粘附在轮胎本体1冠中内衬层4上片状导电聚合物传感器5阻抗受到温度、应变的影响，为了分离出温度、应变信号由微控制单元6控制RF单元7对片状导电聚合物传感器5进行频率扫描，然后通过主成因分析对片状导电聚合物传感器5阻抗变化进行分析，分离出温度、应变引起的阻抗变化，得到温度/应变信息，然后片状导电聚合物传感器5将温度、应变数据通过RF电路传输给上位主机8，上位主机8将数据代入由通讯端口8-2导入的危险系数计算的拟合公式计算，得出轮胎运行的危险系数，当超过设定危险系数运行超过一定时间后，上位主机8通过显示屏8-3以及声音报警器8-4予以报警，此过程就是此智能轮胎的工作原理。
尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。

Claims (2)

1.一种智能轮胎，包括轮胎本体(1)、片状导电聚合物传感器(5)、微控制单元(6)、RF单元(7)、上位主机(8)和RF电路(9)，其特征在于：所述的轮胎本体(1)从外到内依次设置有胎面层(2)、中性层(3)和内衬层(4)，所述片状导电聚合物传感器(5)粘附在冠中的内衬层(4)上，所述的片状导电聚合物传感器(5)的一端通过RF单元(7)与微控制单元(6)连接，片状导电聚合物传感器(5)的另一端通过RF电路(9)与上位主机(8)连接，所述的上位主机(8)包含供电模块(8-1)、通讯端口(8-2)、显示屏(8-3)、声音报警器(8-4)、按键摄入模块(8-5)和处理器(8-6)，处理器(8-6)与供电模块(8-1)电性连接，所述的处理器(8-6)与显示屏(8-3)和声音报警器(8-4)控制连接，通讯端口(8-2)与处理器(8-6)相互连接，且所述的按键摄入模块(8-5)接入处理器(8-6)；
所述的片状导电聚合物传感器(5)具有正温度效应及正拉力效应；
所述的片状导电聚合物传感器(5)材质为导电橡胶；
所述的片状导电聚合物传感器(5)采用胶水与内衬层(4)粘结或采用低温低压硫化方式与使内衬层(4)凝结成一体；
所述的智能轮胎的工作原理为：由于粘附在轮胎本体(1)冠中内衬层(4)上片状导电聚合物传感器(5)阻抗受到温度、应变的影响，为了分离出温度、应变信号由微控制单元(6)控制RF单元(7)对片状导电聚合物传感器(5)进行频率扫描，然后通过主成因分析对片状导电聚合物传感器(5)阻抗变化进行分析，分离出温度、应变引起的阻抗变化，得到温度/应变信息，然后片状导电聚合物传感器(5)将温度、应变数据通过RF电路传输给上位主机(8)，上位主机(8)将数据代入由通讯端口(8-2)导入的危险系数计算的拟合公式计算，得出轮胎运行的危险系数，当超过设定危险系数运行超过一定时间后，上位主机(8)通过显示屏(8-3)以及声音报警器(8-4)予以报警。
2.根据权利要求1所述的一种智能轮胎，其特征在于：所述的RF电路(9)为半有源RFID。
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