TPMS改进方案及远程监测模块外供电轮胎气压监控系统技术方案

一种ＴＰＭＳ改进方案及远程监测模块外供电轮胎气压监控系统，在保持ＴＰＭＳ轮胎气压实时监测、信息提示功能基础上，增加爆胎突发事件行车干预控制功能，使现有ＴＰＭＳ升级成为轮胎气压监控系统，具备轮胎气压监测和爆胎自动救助功能。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术为TPMS(轮胎气压监测系统)改进方案及远程监测模块外供电轮胎气压监控系统，涉及轮胎气压监测技术与行车控制，特别是指对现有TPMS技术方案的改进与功能扩展，属于汽车行车安全

技术介绍
轮胎对汽车行车安全的影响一直受到汽车业界和社会公众的关注，美国于2003年开始强制实施TPMS为汽车标准配置后，TPMS已经成为汽车技术专有名词，世界范围内的TPMS研发生产出现快速增长趋势，仅国内就有超过200家企业、科研院所投入了TPMS技术产品的开发和研究。现有TPMS的主流技术路线或技术方案是TPMS由两个部分纽成安装在汽车轮胎里的远程轮胎压力监测模块(Remote Tire PressureMonitoring，缩写为RTPM)和安装在汽车驾驶台上的中央监视器(LCD显示器)。安装在轮胎内的远程压力监测模块由电池(锂亚电池)供电，对轮胎压力和温度进行监测采样，并将采样数据通过无线传输(RF)发射。中央监视器接收远程监测模块发射的信号，将轮胎压力和温度数据显示液晶屏上，供驾驶员参考。如果轮胎压力或温度出现异常，中央监视器发出报警信号，提醒驾驶员采取相应的措施。其典型技术路线或原理框图如图1所示。现有技术TPMS采用锂亚电池对远程监测模块供电，为保证电池有5～10年的使用寿命，远程监测模块轮胎气压数据采用间隔采样、定时发送的工作模式，采样频率为1/3Hz～1/8Hz，数据发送频率为1/30Hz～1/80Hz，由RTPM微处理器电源管理程序进行精确控制，达到节省电能消耗的目的。TPMS对保持轮胎正常气压、预防和减少爆胎事故具有积极作用和效果。但由于轮胎气压采样间隔远远大于200毫秒，无法对突发爆胎或快速泄气即时作出响应和提供救助，其作用仅限于信息预警。研究结果表明，爆胎是突发性事件，引发爆胎的原因是轮胎气体压力、温度升高，特别是轮胎气压偏低引发的轮胎内部(橡胶与钢丝帘布间)摩擦，造成轮胎橡胶层局部高温，橡胶与帘布层剥离、脆化导致轮胎爆裂。气压偏低和长时间高速行驶是爆胎的重要诱因。美国学者Wesley D.Grimes发表的《车辆对爆胎反应的三维仿真》(3-Dimensional Simultion of Vehicle Response to Tire Blow-outs)研究报告指出，单纯的爆胎并非必然导致事故的发生，驾驶员对爆胎作出的反应操作是否正确和爆胎时车辆所处的具体路况，对爆胎是否酿成交通事故有直接关联，特别指出驾驶员过度转向和过度制动(制动抱死)有可能导致事故的发生，相反，驾驶员适当的操控(调整维持行驶轨迹和适度制动)，则可能避免事故的发生。该研究报告结论揭示了一个极为重要的事实爆胎后驾驶员对汽车的操控是必要和有益的，即使是在驾驶员制动反应时间后的2～3秒时刻，驾驶员对汽车的操控仍然是必要和有益的，因此，若在爆胎后瞬间(≤500毫秒)对汽车进行操控，对化解爆胎危险具有重要作用和显著效果，这为研究爆胎自动救助系统给出了方向和提示。不可忽视的是，现有TPMS的信息预警提示采用LCD显示屏或LED声光提示，增加了驾驶员的行车信息量负荷，分散驾驶员的注意力，对行车安全有一定的负面影响。
技术实现思路
本专利技术针对现有TPMS，提出实质性改进和功能扩展技术方案，其核心是将现有TPMS远程监测模块气压数据采样频率由1/3Hz～1/8Hz改进为5Hz～200Hz，达到对爆胎或快速泄气作出快速反应的目的，使TPMS从单纯的信息预警系统改进扩展为信息预警和自动控制综合系统，实现轮胎气压监测预警和自控救助复合功能，成为主动型行车安全保障系统。具体的改进和扩展为一是将远程监测模块气压数据采样频率提高为5Hz～200Hz，采样数据划分为预警数据和控制数据，将＞30％P(P为轮胎工作气压)气压范围的采样数据确定为预警数据，≤30％P的气压范围采样数据为控制数据。采样数据以不同的频率发送预警数据发送频率为1/300Hz～1/600Hz；控制数据发送为连续，持续时间10秒。在保持电池使用寿命不缩短的前提下，使远程监测模块对爆胎或快速泄气在200毫秒内完成数据采样和发送。二是摒弃TPMS的轮胎气压LCD显示信息提示方式，改为以语音信息提示方式；三是增加行车干预控制功能，实施制动减速和减小节气门开度措施，在突发事件后迅速降低车速。使TPMS中央监视器改进扩展成为具有语音信息提示、自动控制功能的中央控制器(ECU)。由ECU对爆胎后的汽车实施制动减速，是在驾驶员能够作出制动动作之前实施制动，较驾驶员制动提前2～3秒，该2～3秒内汽车行驶距离达50～80米，实际获得较驾驶员提前50～80米实施制动的效果。当驾驶员实施制动时，汽车速度已经大幅降低，汽车动能下降幅度达到或超过50％，对化解爆胎危险有重要作用和切实效果。本专利技术具有以下有益效果，第1、以语音提示取代LCD信息显示，减轻了驾驶员行车信息量负荷，对行车安全具有积极作用；第2、远程监测模块数据采样频率增大、数据发送频率减小，既保持了TPMS原功能特征，又能够对爆胎等突发事件作出快速反应；第3、中央控制器增加行车干预控制功能，使现有TPMS升级为轮胎气压监控系统，成为集预警和救助功能于一体的行车安全系统，具有突出的实用效果。附图说明图1是现有TPMS技术方案原理框图。图2是本专利技术技术方案原理框图。图3是本专利技术之远程监测模块外供电轮胎气压监控系统原理图。图4是是本专利技术技术方案控制程序流程图。图5是回转差速发电机结构图。图6是回转差速发电机在轮辋上安装位置示意图。实施方式以下根据附图对本专利技术技术方案和远程监测模块外供电轮胎气压监控系统实施例作具体说明。现有TPMS主要由置于轮胎内的远程轮胎压力监测模块(RTPM)1(内含传感器、信号处理(MCU)、电源管理和RF电路)和中央监视器2(RF接收、信号处理和LCD显示)组成，如图1所示。RTPM中的TPMS压力传感器是一个片上系统模块，内部包括压力传感器、温度传感器、加速度传感器、电池电压检测、内部时钟，以及一个包含模数转换器(ADC)、取样/保持(S/H)、SPI口、校准、数据管理、ID码的数字信号处理单元。MCU一般为4～8位单片机，包括时钟管理、EEPROM、RAM、计时器、I/O口、内部晶振等。RTPM由于受电池容量的制约，电池管理的最小化功率设计采用唤醒和时间间隔定时电路实现，以满足电池使用5～10年时间的要求。因此，压力温度等数据采用间隔采样的方式，一般地，压力数据采样频率为1/3Hz～1/8Hz，数据发送频率为1/30Hz～1/80Hz。本专利技术技术方案在TPMS的基础上，增加行车干预控制功能。发生爆胎等突发事件时，轮胎气压在100～200毫秒内全部丧失，要求气压传感器监测采样频率与之相适应，因此，远程轮胎气压监测模块1’(图2所示)采样频率设置为5Hz～200Hz，以保证对爆胎等突发事件的轮胎气压数据及时采样。数据采样频率提高后，为保持电池的使用寿命时间，采取减小数据发送频率的方式，由远程监测模块1’的MCU将轮胎气压采样数据划分为预警数据和控制数据两类，并分别频率发送。气压传感器对轮胎气压＞30％P(P为轮胎工作气压)范围的采样数据为预警数据，预警数据的发送频率为1/300Hz～1/600Hz；轮胎气压≤3本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种ＴＰＭＳ改进方案，包括对ＴＰＭＳ数据采样、数据发送和中央监视器的改进，其特征为：　改进方案远程监测模块轮胎气压采样频率由现有ＴＰＭＳ（轮胎气压监测系统）采样频率１／３Ｈｚ～１／８Ｈｚ改进为５Ｈｚ～２００Ｈｚ；改进方案轮胎 气压采样数据分为预警数据和控制数据，预警数据发送频率由现有ＴＰＭＳ的１／３０Ｈｚ～１／８０Ｈｚ改为１／３００Ｈｚ～１／６００Ｈｚ，控制数据连续发送，发送持续时间１０秒；改进方案将现有ＴＰＭＳ中央监视器液晶屏信息显示改进为语音提示，增 加爆胎及快速泄气情况下的制动减速、节气门控制功能，使中央监视器扩展成为中央控制器，ＴＰＭＳ改进成为轮胎气压监控系统，具有轮胎气压监测、语音信息提示和行车干预控制功能。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：傅建中，
申请(专利权)人：傅建中，
类型：发明
国别省市：45[中国|广西]