壓電胎壓輪速監(jiān)測系統(tǒng)及檢測方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種胎壓輪速檢測，尤其是一種基于壓電材料的汽車輪速和胎壓檢測系統(tǒng)及檢測方法。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著科技的發(fā)展，汽車裝備了越來越先進的監(jiān)測設(shè)備來提高駕駛員的舒適性和安全性。胎壓的變化對汽車安全行駛具有重大影響，是一項重要的主動安全技術(shù)，TPMS (胎壓監(jiān)測系統(tǒng))在歐美等發(fā)到國家都出臺了許多強制性法規(guī)，而市場上的TPMS均采用獨立的電池供電，而輪胎的使用環(huán)境比較惡劣，對其壽命造成影響，同時無法監(jiān)測輪速的變化。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明的目的是提供一種壓電胎壓輪速監(jiān)測系統(tǒng)及檢測方法，以通過輪胎壓電檢測組件獨立發(fā)電的特點，實現(xiàn)了胎壓和輪速數(shù)據(jù)檢測。
[0004]為了解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明提供了一種壓電胎壓輪速監(jiān)測系統(tǒng)，包括:輪胎壓電檢測組件，以及與該輪胎壓電發(fā)電組件相連的信號發(fā)射裝置；
[0005]所述信號發(fā)射裝置適于將壓電信號發(fā)送至上位機；
[0006]所述上位機適于根據(jù)壓電信號獲得輪胎測試參數(shù)。
[0007]進一步，所述輪胎壓電檢測組件包括:若干個緊密粘貼于外胎內(nèi)壁的U型壓電片，且各U型壓電片圍繞輪心，呈周向均勻分布；
[0008]所述信號發(fā)射裝置與各U型壓電片相連，以獲得各U型壓電片的平均壓電電流信號，并將平均壓電電流信號發(fā)送至上位機。
[0009]進一步，所述信號發(fā)射裝置的輸入端連接有一儲能電路，所述儲能電路適于存儲各U型壓電片的輸出壓電電流，且信號發(fā)射裝置適于檢測儲能電路中電容電壓以獲得各U型壓電片的平均壓電電流信號。
[0010]進一步，所述壓電信號為平均壓電電流信號，且平均壓電電流信號呈正弦函數(shù)分布；
[0011]所述上位機適于根據(jù)壓電信號獲得輪胎測試參數(shù)，即
[0012]建立輪胎特性數(shù)據(jù)庫，取各胎壓值，繪制平均壓電電流的幅度與胎壓的特征曲線，即平均壓電電流的幅度與胎壓呈反向比例關(guān)系；取各輪速值，繪制平均壓電電流的幅度與輪速的特征曲線，即平均壓電電流的變化頻率與輪速呈正向比例關(guān)系；
[0013]在實測時，所述上位機根據(jù)輪胎特性數(shù)據(jù)庫通過平均壓電電流的幅度判斷胎壓，以及通過平均壓電電流的變化頻率判斷輪速。
[0014]進一步，所述信號發(fā)射裝置通過無線通訊方式將平均壓電電流信號調(diào)制成無線信號發(fā)送至上位機；
[0015]所述上位機內(nèi)設(shè)有無線信號接收處理模塊；
[0016]所述無線信號接收處理模塊適于將接收的無線信號解調(diào)成平均壓電電流信號。
[0017]又一方面，本發(fā)明還提供了一種壓電胎壓輪速監(jiān)測方法，包括如下步驟:
[0018]步驟S1，通過輪胎壓電檢測組件獲得輪胎的壓電信號；
[0019]步驟S2，根據(jù)壓電信號獲得輪胎測試參數(shù)。
[0020]進一步，所述輪胎壓電檢測組件包括:若干個緊密粘貼于外胎內(nèi)壁的U型壓電片，且各U型壓電片圍繞輪心，呈周向均勻分布；
[0021]所述步驟S1中通過輪胎壓電檢測組件獲得輪胎的壓電信號的方法包括:
[0022]通過信號發(fā)射裝置與各U型壓電片相連，以獲得各U型壓電片的平均壓電電流信號，并將平均壓電電流信號發(fā)送至上位機。
[0023]進一步，所述步驟S2中根據(jù)壓電信號獲得輪胎測試參數(shù)，即通過上位機根據(jù)壓電信號獲得輪胎測試參數(shù)；其中
[0024]所述壓電信號為平均壓電電流信號，且平均壓電電流信號呈正弦函數(shù)分布；
[0025]所述通過上位機根據(jù)壓電信號獲得輪胎測試參數(shù)的方法包括:
[0026]建立輪胎特性數(shù)據(jù)庫，在實測時，所述上位機根據(jù)輪胎特性數(shù)據(jù)庫通過平均壓電電流的幅度判斷胎壓，以及通過平均壓電電流的變化頻率判斷輪速。
[0027]進一步，建立輪胎特性數(shù)據(jù)庫的方法包括:
[0028]取各胎壓值，繪制平均壓電電流的幅度與胎壓的特征曲線，即平均壓電電流的幅度與胎壓呈反向比例關(guān)系；
[0029]取各輪速值，繪制平均壓電電流的幅度與輪速的特征曲線，即平均壓電電流的變化頻率與輪速呈正向比例關(guān)系；
[0030]并根據(jù)上述特征曲線建立輪胎數(shù)據(jù)庫。
[0031]本發(fā)明的有益效果是，本發(fā)明的壓電胎壓輪速監(jiān)測系統(tǒng)中的輪胎壓電檢測組件可以獨立發(fā)電，同時根據(jù)發(fā)電電流波動分析輪速胎壓的變化情況，簡單可好，適合對輪胎測試數(shù)據(jù)建模，提高輪胎測試效率，能有效的獲得胎壓和輪速數(shù)據(jù)，對判斷輪胎質(zhì)量起到了重要的參考作用，是一種獨立且功能強大的汽車主動安全技術(shù)。
【附圖說明】
[0032]下面結(jié)合附圖和實施例對本發(fā)明進一步說明。
[0033]圖1是壓電胎壓輪速監(jiān)測系統(tǒng)的原理框圖；
[0034]圖2是本發(fā)明的輪胎壓電發(fā)電與發(fā)射系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖；
[0035]圖3是U型壓電片在車輪內(nèi)壁的放置情況；
[0036]圖4是平均壓電電流信號的正弦函數(shù)形態(tài)；
[0037]圖5是平均壓電電流的幅值與胎壓之間的特征曲線；
[0038]圖6是平均壓電電流的頻率與輪速之間的特征曲線。
[0039]圖中:外胎1、U型壓電片2、輪輞3、導線4、信號發(fā)射裝置5、輪輻6。
【具體實施方式】
[0040]現(xiàn)在結(jié)合附圖對本發(fā)明作進一步詳細的說明。這些附圖均為簡化的示意圖，僅以示意方式說明本發(fā)明的基本結(jié)構(gòu)，因此其僅顯示與本發(fā)明有關(guān)的構(gòu)成。
[0041]實施例1
[0042]如圖1所示，本發(fā)明的一種壓電胎壓輪速監(jiān)測系統(tǒng)，包括:輪胎壓電檢測組件，以及與該輪胎壓電發(fā)電組件相連的信號發(fā)射裝置5 ;所述信號發(fā)射裝置5適于將壓電信號發(fā)送至上位機；所述上位機適于根據(jù)壓電信號獲得輪胎測試參數(shù)。
[0043]如圖2和圖3所示，所述輪胎壓電檢測組件包括:若干個緊密粘貼于外胎1內(nèi)壁的U型壓電片2，且各U型壓電片2圍繞輪心，呈周向均勻分布；所述信號發(fā)射裝置5與各U型壓電片2相連，以獲得各U型壓電片2的平均壓電電流信號，并將平均壓電電流信號發(fā)送至上位機。
[0044]所述信號發(fā)射裝置5安裝在輪輞3上。
[0045]所述U型壓電片2適于在輪胎滾動過程中受到不斷的壓縮變形產(chǎn)生壓電電流。
[0046]所述信號發(fā)射裝置5的輸入端連接有一儲能電路，所述儲能電路適于存儲各U型壓電片的輸出壓電電流，且信號發(fā)射裝置適于檢測儲能電路中電容電壓以獲得各U型壓電片2的平均壓電電流信號。其中，所述儲能電容例如但限于采用一 RC并聯(lián)電路，且通過電阻將電流轉(zhuǎn)換為電壓通過電容進行存儲。
[0047]如圖4所示，所述壓電信號為平均壓電電流信號，且平均壓電電流信號呈正弦函數(shù)分布。
[0048]如圖5和圖6所示，所述上位機適于根據(jù)壓電信號獲得輪胎測試參數(shù)，即