專利名稱：動態(tài)輪胎壓力監(jiān)測副機及動態(tài)輪胎壓力監(jiān)測網(wǎng)橋的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種車輛安全裝置，具體涉及一種動態(tài)車輛輪胎壓力監(jiān)測副 機，以及與其連接使用的動態(tài)車輛輪胎壓力監(jiān)測網(wǎng)橋。
技術(shù)背景輪胎是汽車運行需要的關(guān)鍵部件，在汽車運行過程中出現(xiàn)的輪胎故障將 極有可能引發(fā)嚴重的交通事故。在汽車的高速行駛過程中，輪胎故障是所有 駕駛者最為擔(dān)心和最難預(yù)防的，也是突發(fā)性交通事故發(fā)生的主要原因。據(jù)統(tǒng)計，在中國高速公路上發(fā)生的交通事故有70%是由于爆胎引起的，在美國這 一比例則高達80%。怎樣防止胎壓處于不正常的范圍、甚至爆胎，已經(jīng)成為 安全駕駛的一個重要問題。據(jù)國家橡膠輪胎質(zhì)量監(jiān)督中心的專家分析，保持 標(biāo)準(zhǔn)的車胎氣壓和及時發(fā)現(xiàn)車胎漏氣是防止爆胎的關(guān)鍵。而輪胎壓力監(jiān)測系 統(tǒng)(簡稱TPMS- Tire Pressure Monitoring System)無者是是實現(xiàn)這一 目標(biāo)的最 理想的工具?，F(xiàn)有技術(shù)的車輛輪胎壓力監(jiān)測系統(tǒng)TPMS，是由安裝在輪胎內(nèi)的胎壓監(jiān) 測裝置與車載輪胎信息主機兩大部分組成。而輪胎內(nèi)安裝的胎壓監(jiān)測裝置是 一種胎壓監(jiān)測電路模塊，無自發(fā)電裝置。所以安裝在輪胎內(nèi)的胎壓監(jiān)測裝置 需要由專門的微型鋰電池進行供電，而微型鋰電池的壽命及可靠性大大降低
了整個監(jiān)測系統(tǒng)的可靠性；扒胎更換微型鋰電池十分困難。同時由于輪胎內(nèi) 安裝胎壓監(jiān)測裝置按照車輪旋轉(zhuǎn)外圓路徑同期性的位置變化，所以造成胎壓 監(jiān)測裝置承受離心加速度的影響，胎壓測量準(zhǔn)確性不高誤差較大?，F(xiàn)有技術(shù)的"車輛輪胎壓力監(jiān)測系統(tǒng)TPMS，，組成結(jié)構(gòu)，參看圖l所示。 發(fā)明內(nèi)容針對現(xiàn)有技術(shù)的上述問題，本發(fā)明的目的是提供一種動態(tài)車輛輪胎壓力 監(jiān)測副機，以及與該動態(tài)車輛輪胎壓力監(jiān)測副機通過無線網(wǎng)絡(luò)連接的動態(tài)車 輛輪胎壓力監(jiān)測網(wǎng)橋；本發(fā)明的動態(tài)車輛輪胎壓力監(jiān)測副機、動態(tài)車輛輪胎 壓力監(jiān)測網(wǎng)橋與車載的車輛輪胎壓力監(jiān)測主機通過通訊系統(tǒng)構(gòu)成動態(tài)車輛 專侖胎壓力監(jiān)測系統(tǒng)(簡稱TPMS- Tire Pressure Monitoring System),該系統(tǒng)可 以隨時檢測輪胎壓力，保持標(biāo)準(zhǔn)的車胎氣壓和及時發(fā)現(xiàn)車胎漏氣與車胎壓力 升高，提高車輛行駛的安全性。本發(fā)明將明顯提高胎壓測量的準(zhǔn)確性，減少 誤差，并消除更換電池的麻煩。完成上述第一個發(fā)明任務(wù)的技術(shù)方案是動態(tài)車輛輪胎壓力監(jiān)測副機， 在輪胎上設(shè)有胎壓傳感器，其特征在于，輪胎上同時設(shè)有監(jiān)測微處理器電路、 無線數(shù)據(jù)通訊電路及微型慣性發(fā)電機，該微型慣性發(fā)電機為所述的胎壓傳感 器、監(jiān)測微處理器電路及無線數(shù)據(jù)通訊電路供電；所述的胎壓傳感器的輸出 與監(jiān)測微處理器電路連接；所述的胎壓傳感器、監(jiān)測微處理器電路、無線數(shù) 據(jù)通訊電路、微型慣性發(fā)電機組成一體化的微機電裝置，并組裝在同一外殼 中，共同構(gòu)成輪胎壓力監(jiān)測副機(也稱為車輪輪轂副機)，該輪胎壓力監(jiān)測
副機安裝在車輪的輪轂中心處；其中的無線數(shù)據(jù)通訊電路的輸出經(jīng)過無線數(shù) 據(jù)通訊電路及網(wǎng)橋傳輸?shù)杰囕d主機。其中，所述的微型慣性發(fā)電機也稱為微型脈沖發(fā)電機，其結(jié)構(gòu)是發(fā)電 機定子線圈固定在副機外殼內(nèi)，并通過該外殼固定在車輪輪轂的中心，隨車 輪輪轂同步旋轉(zhuǎn)，發(fā)電機的轉(zhuǎn)子為慣性轉(zhuǎn)子，當(dāng)車輪輪轂旋轉(zhuǎn)有變化量時 (如減速、加速、剎車)，微型脈沖發(fā)電機慣性轉(zhuǎn)子與車輪輪轂(及發(fā)電 機定子)之間形成轉(zhuǎn)速差進行發(fā)電。上述方案更具體和更優(yōu)化的結(jié)構(gòu)是動態(tài)車輛輪胎壓力監(jiān)測副機外殼內(nèi) 設(shè)有全密封導(dǎo)壓室；在輪胎與本動態(tài)車輛輪胎壓力監(jiān)測副機的外殼之間，設(shè) 有導(dǎo)壓孔，該導(dǎo)壓孔將輪胎與所述的全密封導(dǎo)壓室連通；胎壓傳感器設(shè)置在 全密封導(dǎo)壓室內(nèi)。完成第二個發(fā)明任務(wù)的技術(shù)方案是動態(tài)車輛輪胎壓力監(jiān)測網(wǎng)橋，設(shè)有 無線數(shù)據(jù)通訊的微處理器芯片以及外圍電路器件，并通過無線通訊方式與輪 胎壓力監(jiān)測副機進行通訊連接，其特征在于，還設(shè)有DCPL-Bus總線電路； 所述的無線數(shù)據(jù)通訊電路通過DCPL-Bus電路的通訊接口端接入汽車電源的 正極與負極(搭鐵)進行供電，同時與車載輪胎信息主機是通過共享的汽車 電源的正極與負極(搭鐵)線路進行數(shù)字通訊。該動態(tài)車輛輪胎壓力監(jiān)測網(wǎng)橋(簡稱網(wǎng)橋)是一種電路模塊，是車輪輪 轂副機與車載輪胎信息主機進行數(shù)據(jù)交換的中間橋接裝置。其中所述的兩線制DCPL-Bus總線是無線通訊網(wǎng)橋的供電線路，也是無線通訊網(wǎng)橋與車載輪胎信息主機數(shù)據(jù)通訊線路。所述的DCPL-Bus總線，也 稱為"DCPL總線"，公開在中國發(fā)明專利03132268.9 :"網(wǎng)絡(luò)智能表計量終 端的DCPL現(xiàn)場總線及網(wǎng)絡(luò)預(yù)收費網(wǎng)橋"中。本發(fā)明中的DCPL總線是采用FSK頻率調(diào)制解調(diào)方式及電路結(jié)構(gòu)形式。 本發(fā)明動態(tài)車輛輪胎壓力監(jiān)測副機及其網(wǎng)橋，以及它們與車載主機構(gòu)成 的動態(tài)車輛輪胎壓力監(jiān)測系統(tǒng)，是一種新型的移動車輛輪胎壓力監(jiān)測裝置， 其中的動態(tài)車輛輪胎壓力監(jiān)測副機簡稱為一車輪輪轂副機。該車輪輪轂副 機、無線網(wǎng)橋與DCPL總線、車載輪胎信息主機四大部分組成車輛輪胎壓力 監(jiān)測系統(tǒng)TPMS。特別指出的是本發(fā)明由上述四大部分組成的車輛輪胎壓力監(jiān)測系統(tǒng) TPMS與現(xiàn)有技術(shù)的車輛輪胎壓力監(jiān)測系統(tǒng)TPMS有著本質(zhì)的區(qū)別。區(qū)別一現(xiàn)有技術(shù)的"車輛輪胎壓力監(jiān)測系統(tǒng)TPMS，，組成是由安裝在輪 胎內(nèi)的胎壓監(jiān)測裝置與車載輪胎信息主機兩大部分組成。而輪胎內(nèi)安裝的胎 壓監(jiān)測裝置是一種胎壓監(jiān)測電路模塊，無自發(fā)電裝置。所以安裝在輪胎內(nèi)的 胎壓監(jiān)測裝置，需要由專門的微型鋰電池進行供電，而微型鋰電池的壽命及 可靠性大大降低。區(qū)別二現(xiàn)有技術(shù)的"車輛輪胎壓力監(jiān)測系統(tǒng)TPMS，，是由輪胎內(nèi)安裝胎 壓監(jiān)測裝置與車載輪胎信息主機兩大部分組成。所以輪胎內(nèi)安裝胎壓監(jiān)測裝 置直接通過無線通訊與車載輪胎信息主機進行數(shù)據(jù)交換。由于輪胎內(nèi)安裝胎
壓監(jiān)測裝置按照車輪旋轉(zhuǎn)外圓路徑同期性的位置變化，所以造成胎壓監(jiān)測裝 置承受離心加速度的影響，胎壓測量準(zhǔn)確性不高誤差較大。區(qū)別三現(xiàn)有技術(shù)的胎壓監(jiān)測裝置安裝在輪胎內(nèi)，車輪旋轉(zhuǎn)時胎壓監(jiān)測 裝置隨車輪旋轉(zhuǎn)位置是不同的，又由于車體外殼是金屬的，造成車載輪胎信 息主機與胎壓監(jiān)測裝置無線通訊不可靠，并需要胎壓監(jiān)測裝置無線發(fā)射需要 較大的功率，降低了微型鋰電池使用壽命，扒胎更換微型鋰電池十分困難。 由于上述諸多原因，造成現(xiàn)有技術(shù)的"車輛輪胎壓力監(jiān)測系統(tǒng)TPMS"沒有普 及應(yīng)用的主要問題?？傊景l(fā)明克服了現(xiàn)有技術(shù)的不足，可以隨時檢測輪胎壓力，并調(diào)整 其壓力，保持標(biāo)準(zhǔn)的車胎氣壓和及時發(fā)現(xiàn)車胎漏氣，提高車輛行駛的安全性。 本發(fā)明將明顯提高胎壓測量的準(zhǔn)確性，減少誤差，并消除更換電池的麻煩。


圖l為現(xiàn)有技術(shù)"車輛輪胎壓力監(jiān)測系統(tǒng)TPMS"結(jié)構(gòu)示意圖； 圖2為本發(fā)明的車輛4侖胎壓力監(jiān)測系統(tǒng)TPMS結(jié)構(gòu)示意圖； 圖3-l、 3-2、 3-3為本發(fā)明的車輪輪轂副機裝配結(jié)構(gòu)圖； 圖4為本發(fā)明的車輪輪轂副機結(jié)構(gòu)局部放大圖； 圖5為本發(fā)明的車輪輪轂副機電路原理圖； 圖6為本發(fā)明的輪胎壓力監(jiān)測系統(tǒng)網(wǎng)橋電路原理圖。
具體實施例方式
實施例l,動態(tài)車輛輪胎壓力監(jiān)測副機參照圖1、圖2,胎壓傳感器、
監(jiān)測微處理器電路、無線數(shù)據(jù)通訊電路、微型慣性發(fā)電機組成一體化的微機 電裝置，并組裝在同一外殼中，共同構(gòu)成輪胎壓力監(jiān)測副機l (也稱為車輪
輪轂副機)，該輪胎壓力監(jiān)測副機1安裝在車輪17的輪轂16中心處；胎壓 傳感器18的輸出與監(jiān)測微處理器電路連接；其中的無線數(shù)據(jù)通訊電路的輸 出經(jīng)過無線凄t據(jù)通訊電路及網(wǎng)橋傳輸?shù)骄W(wǎng)絡(luò)。參照圖3-l、 3-2、 3-3與圖4: 本發(fā)明所述車輪輪轂副機是采用車輪輪轂中心安裝方式，副機裝置系統(tǒng)內(nèi)含 有副機本體1、天線襯板螺圈2、脈沖發(fā)電機慣性轉(zhuǎn)子3、發(fā)電機定子線圈4、 壓緊圈5、電路板6、導(dǎo)壓室7、胎壓監(jiān)測電路焊接面8、定子線圈鐵芯9、 脈沖發(fā)電機慣性轉(zhuǎn)子U型磁鐵IO、滾珠ll、 PCB天線12、天線軸13、封 頭14、導(dǎo)壓孔15、車輪輪轂16所組成的一體化微機電副機裝置。19為主機。
其中，微型脈沖發(fā)電機慣性轉(zhuǎn)子3在天線村板螺圈2與發(fā)電機定子線圏 4、壓緊圈5之間進行旋轉(zhuǎn)。工作原理是天線襯板螺圈2與發(fā)電機定子線圈4、 壓緊圏5通過副機本體1跟隨車輪輪轂同步旋轉(zhuǎn)，而微型脈沖發(fā)電機慣性轉(zhuǎn) 子3與車輪輪轂是通過微型脈沖發(fā)電機慣性轉(zhuǎn)子3的轉(zhuǎn)動慣量儲能，當(dāng)牟輪 輪穀旋轉(zhuǎn)有變化量時(如減速、加速、剎車)，微型脈沖發(fā)電機慣性轉(zhuǎn)子3 與車輪輪轂之間形成轉(zhuǎn)速差進行發(fā)電。
參照圖2、圖3-l、 3-2、 3-3:在本發(fā)明所述導(dǎo)壓室7、導(dǎo)壓孔15、車輪 輪轂16 ,是將輪胎內(nèi)氣體壓力通過導(dǎo)壓孔引入全密封導(dǎo)壓室7內(nèi)，而胎壓 監(jiān)測電路焊接面8有測壓傳感器、微處理電路及無線收發(fā)電路。
參照圖5:本發(fā)明所述的車輪輪轂副機電路原理圖。
本發(fā)明所述的車輪輪轂副機電路部分主要由壓力傳感器芯片Ul;帶 無線通訊RF的微處理器芯片U2;存儲器芯片U3;穩(wěn)壓電路芯片Wl;慣 性發(fā)電機及外圍電路器件所組成。
在本發(fā)明所述的帶無線通訊RF的微處理器芯片U2,是選用NRF9E5 芯片，該芯片是微處理器CPU與無線收發(fā)電路RF集成在一起的的芯片。而 微型收發(fā)天線是采用印刷電路板PCB天線。
所述的壓力傳感器芯片Ul，是選用MPXY80XX數(shù)字電容式壓力傳感 器芯片。被測壓力信號在該芯片內(nèi)轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號輸出，由CLK、 DATA、 SO端口接入無線通訊RF的微處理器芯片U2相應(yīng)的I/O端口 。
所述的慣性發(fā)電機是上述實施例，參照圖3、圖4:所述"車輪輪穀副機" 中的慣性脈沖發(fā)電機。慣性脈沖發(fā)電機發(fā)出的電是通過ZD1整流；WD1初 級穩(wěn)壓；Cl、 C2、 Rl濾波儲能；Wl電源穩(wěn)壓輸出。
所述的車輪輪穀副機電路是焊接在"車輪輪穀副機"結(jié)構(gòu)中電路板6上。
參照圖6:為本發(fā)明所述"輪胎壓力監(jiān)測系統(tǒng)"網(wǎng)橋電路原理圖。網(wǎng)橋電 路由DCPL-Bus電路IC1;無線通訊RF的微處理器芯片IC2;以及外圍電路 器件所組成。其中網(wǎng)橋電路是通過DCPL-Bus電路IC1的通訊接口端接入汽 車電源的正極與負極(搭鐵)進行供電，同時網(wǎng)橋與車載輪胎信息主機是通 過汽車電源的正極與負極(搭鐵)線路進行數(shù)字通訊。DCPL-Bus電路IC1
車載輪胎信息主機之間通過共享的供電線路進行數(shù)字通訊。無線通訊RF的
微處理器芯片IC2主要完成與車輪輪轂副機進行無線數(shù)字通訊。DCPL-Bus 電路IC1中通訊串口 RXD、 TXD與無線通訊RF的微處理器芯片IC2的通 訊串口 P01 、 P02相連接。DCPL-Bus電路IC1中提供3.6V穩(wěn)壓的電源。
權(quán)利要求
1、一種動態(tài)車輛輪胎壓力監(jiān)測副機，在輪胎上設(shè)有胎壓傳感器，其特征在于，輪胎上同時設(shè)有監(jiān)測微處理器電路、無線數(shù)據(jù)通訊電路及微型慣性發(fā)電機，該微型慣性發(fā)電機為所述的胎壓傳感器、監(jiān)測微處理器電路及無線數(shù)據(jù)通訊電路供電；所述的胎壓傳感器的輸出與監(jiān)測微處理器電路連接；所述的胎壓傳感器、監(jiān)測微處理器電路、無線數(shù)據(jù)通訊電路、微型慣性發(fā)電機組成一體化的微機電裝置，并組裝在同一外殼中，共同構(gòu)成輪胎壓力監(jiān)測副機，該輪胎壓力監(jiān)測副機安裝在車輪的輪轂中心處；其中的無線數(shù)據(jù)通訊電路的輸出經(jīng)過無線數(shù)據(jù)通訊電路及網(wǎng)橋傳輸?shù)杰囕d主機。
2、 按照權(quán)利要求1所述的動態(tài)車輛輪胎壓力監(jiān)測副機，其特征在于 所述的微型慣性發(fā)電機的結(jié)構(gòu)是發(fā)電機定子線圈固定在副機外殼內(nèi)，并通 過該外殼固定在車輪輪轂的中心，隨車輪輪轂同步旋轉(zhuǎn)，發(fā)動機的轉(zhuǎn)子為慣 性轉(zhuǎn)子，利用與車輪的轉(zhuǎn)速差進行發(fā)電。
3、 、按照權(quán)利要求1或2所述的動態(tài)車輛輪胎壓力監(jiān)測副機，其特征在 于動態(tài)車輛輪胎壓力監(jiān)測副機外殼內(nèi)設(shè)有全密封導(dǎo)壓室；在輪胎與本動態(tài) 車輛輪胎壓力監(jiān)測副機的外殼之間，設(shè)有導(dǎo)壓孔，該導(dǎo)壓孔將輪胎與所述的 全密封導(dǎo)壓室連通；胎壓傳感器設(shè)置在全密封導(dǎo)壓室內(nèi)。
4、 一種與權(quán)利要求1所述的動態(tài)車輛輪胎壓力監(jiān)測副機通訊連接使用 的動態(tài)車輛輪胎壓力監(jiān)測網(wǎng)橋，設(shè)有無線數(shù)據(jù)通訊的微處理器芯片以及外圍電路器件，并通過無線通訊方式與輪胎壓力監(jiān)測副機進行通訊連接，其特征在于，還設(shè)有DCPL-Bus總線電路；所述的無線數(shù)據(jù)通訊電路通過DCPL-Bus 電路的通訊接口端接入汽車電源的正極與負極進行供電，同時與車載輪胎信 息主機是通過共享的汽車電源的正極與負極線路進行數(shù)字通訊。
5、按照權(quán)利要求4所述的動態(tài)車輛輪胎壓力監(jiān)測網(wǎng)橋，其特征在于， 所述的DCPL-Bus總線電路采用FSK頻率調(diào)制解調(diào)方式。
全文摘要
動態(tài)車輛輪胎壓力監(jiān)測副機，在輪胎上設(shè)有胎壓傳感器，特征是同時設(shè)有監(jiān)測微處理器電路、無線數(shù)據(jù)通訊電路及微型慣性發(fā)電機，微型慣性發(fā)電機為胎壓傳感器、監(jiān)測微處理器電路及無線數(shù)據(jù)通訊電路供電；胎壓傳感器的輸出與監(jiān)測微處理器電路連接；胎壓傳感器、監(jiān)測微處理器電路、無線數(shù)據(jù)通訊電路、微型慣性發(fā)電機組成一體化的微機電裝置裝在同一外殼中，構(gòu)成輪胎壓力監(jiān)測副機，該副機安裝在輪轂中心處；無線數(shù)據(jù)通訊電路的輸出經(jīng)過無線數(shù)據(jù)通訊電路及網(wǎng)橋傳輸?shù)杰囕d主機。網(wǎng)橋設(shè)有無線通訊芯片及DCPL-Bus總線電路。本發(fā)明可隨時檢測輪胎壓力并調(diào)整其壓力，提高車輛行駛的安全性。將明顯提高胎壓測量的準(zhǔn)確性，并消除更換電池的麻煩。
文檔編號H02K7/18GK101165997SQ200710133879
公開日2008年4月23日 申請日期2007年10月12日 優(yōu)先權(quán)日2007年10月12日
發(fā)明者張葉紅, 郭建國, 顧金良, 黃毓雯 申請人:郭建國