用于确定车辆运行期间轮胎工作参数的方法和系统技术方案

一种振荡结构，被耦合到轮胎的胎冠部分。所述振荡结构包含外壳和耦合到所述外壳的压电元件。所述压电元件能够沿振荡方向振荡，所述振荡方向可以和轮胎的纵向或者径向匹配。由所述压电元件产生的电信号被处理，以便确定轮胎的至少一个工作参数。所述处理包含确定所述轮胎的转动速度是否大于阈值速度，若为否，则从低通滤波的信号提取用于确定轮胎的所述至少一个工作参数的信息。通过至少去除具有高于或等于所述振荡结构的谐振峰值频率的频率的所述电信号的频率分量来获取这种低通滤波的信号。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及用于确定安装在车辆上的轮胎的至少一个工作参数的方法和系统。所述至少一个工作参数可以是例如在车辆运行期间轮胎和该轮胎在其上滚动的滚动表面之间的接触区域(或者接触印痕(contact patch))的长度，和/或安装在车辆上的轮胎经受 的载荷。
技术介绍
为了提高车辆的安全性，在充气轮胎内包含电子器件正愈加重要。轮胎电子线路 可以包括传感器和适于获取有关轮胎的行为及其各种物理参数的信息的其他部件，所述信 息例如温度、压力、轮胎转数、车辆速度，等等。这些信息可能在轮胎监测和/或报警系统中 变得有用。此外，车辆的主动控制系统可以基于从轮胎中所包括的传感器器件发送的信息。 典型地，采用无线传输以便把轮胎性能信息发送到轮胎外部，到达设置在车辆上的接收器， 因此，设置在轮胎内的这些电子器件通常包括和天线相连的发射器。通常也采用微处理器， 以便在传输之前收集和处理来自性能传感器的信号。 为了妥当使用轮胎而要监测的一个重要参数是轮胎安装在车辆上时经受的载荷。 为了正确地设置轮胎的充气压力，以及为了正确地调整车辆的主动控制系统，轮胎的这个 工作参数非常重要。另一个重要参数是接触印痕(即轮胎和路面之间的接触区域)的长度。 W0 05/005950公开了一种通过测量当轮胎胎面区域的一部分经过对应于轮胎和 路之间的接触区域时该部分经受的径向的变形("径向变形")的幅度，并通过把这个幅度 和轮胎的转动速度以及充气压力相关来确定施加于安装在车辆上的轮胎上的载荷的方法。 在W005/005950中公开的实施例中，利用固定于轮胎的内部衬垫的径向加速度计检测所述 径向变形。 W0 05/042281公开了用于确定当车辆在滚动表面上运行期间施加于安装在所述 车辆上的轮胎上的载荷的方法，包含提供所述轮胎载荷相对于所述轮胎和所述滚动表面之 间的接触区域的长度(PLe)的上凹函数F, = Fz(PLe ;估计大致位于赤道平面的所述长度；并 从所述函数导出对应于所述估计长度的轮胎载荷。在W0 05/042281中公开的实施例中，通 过从切向加速度计获取切向加速度信号，并测量所述切向加速度信号的最大值和最小值之 间的距离来估计接触长度。 常规上，集成的轮胎电子线路系统由各种技术和不同的功率产生系统供电。 用于给轮胎电子线路系统供电的典型解决方案是使用不可再充电电池，这可能给 轮胎用户带来不便，因为正常的电子线路系统运转取决于周期性的电池更换。实际上，当给 以复杂的功能层级为特点的电子应用供电时，电池往往迅速地将其能量存储耗尽。此外，常 规电池通常包含不环保并带来处置问题的重金属。而且，常规电池的性能经常受温度影响 具体来说，这些电池的工作在低温不可靠。 另一种已知的给轮胎监测系统供电的方法是在安装在车辆上的天线和邻近的设 置在轮胎中的电子器件内所包括的另一个天线之间耦合射频(RF)功率。这通常要求设置在车辆部分中的天线经常暴露于来自道路险情的破坏，因此可能导致很多缺点。 也已提出了使用压电元件来给轮胎监测系统供电。压电性是某些材料，例如石英、 罗谢尔盐，以及某些固溶液陶瓷材料，例如锆钛酸铅(PZT)在机械受力时产生电荷的特性。 W0 2005/067073公开了包含与能量存储器件(例如电容)相关联的压电挠曲元件 的轮胎。压电挠曲元件以悬臂方式安装在外壳中，以便大致沿着和所述轮胎的径向正交的 平面定位，因此，所述压电元件的第一端固定于外壳。载荷体被耦合到压电挠曲元件的第二 端。在外壳的内壁和载荷体(loading mass)的外表面之间形成了小的间隙，以便允许压电 元件的有限挠曲。包括压电元件的外壳被安装在对应于轮胎的胎面区域的轮胎部分中，最 好在轮胎的内表面上。当轮胎转动时，压电元件在径向加速度的作用下弯曲。选择载荷体 和间隙以获得a)当轮胎以低速转动时，基本上在轮胎转动一整圈期间，挠曲元件的较小 的本体(entity)振荡；b)基本上只有在包括压电元件的轮胎部分在接触印痕中通过期间 挠曲元件较大的本体振荡。 WO 2006/072539公开了如杆弹簧、扭力弹簧或片弹簧的弹簧元件的结构，其中，弹 簧元件的自由端携带震动体，通过轮胎的转动向所述震动体施加冲击。震动体和弹簧元件 的组合产生了弹簧体振荡器。通过运动产生振荡，藉此，在轮胎转动期间，轮胎模块在其通 过接触区域时描绘出直线，并且在其移动到接触区域外面时描绘出圆形路径。在圆形路径 中，离心力作用在震动体上，而在理想条件下，在接触区域中，将没有力作用在震动体上。离 心力将使弹簧体振荡器位移，然后，弹簧体振荡器将在其通过接触区域时返回其息止位置。 根据W02006/072539，为了产生用于记录轮胎状态变量的完整模块，用于评估来自转换单元的电输出信号或者其他传感器数据的分析单元可以被连接到所述转换单元。于是能够例如 根据两个加速度脉冲之间的时间间隔来确定接触区域的长度，即轮胎接触表面的大小。根 据W02006/072539,也有可能确定轮子转动的速度，或者轮子载荷。
技术实现思路
申请人:已经证实，把包含压电元件的振荡结构耦合到轮胎可以有益地导致提供一 种适于确定轮胎的工作参数的工作良好的自供电传感器系统，所述工作参数例如是轮胎和 路面之间的接触区域的长度，和/或轮胎在安装在车辆上时经受的载荷。 具体来说，压电元件耦合到轮胎的胎冠区域(例如耦合到轮胎的内表面，大致对 应于轮胎的赤道平面)可以引起压电元件的振荡，导致产生电信号。所产生的电信号携带 电能，所述电能可以被存储，以便用于激励电子电路和/或器件(例如无线发射器和/或压 力传感器)。而且，所产生的电信号携带与轮胎和路面之间的交互作用相关的信息，使得分 析所产生的电信号可以导致确定轮胎的工作参数。 因此，可挠曲压电元件耦合到轮胎看起来是用于提供自供电的轮胎传感系统的非 常有前景的解决方案。 然而，申请人已发现因使用振荡压电元件来既提供激励电子电路的电能也提供要 被分析的电信号(以便确定与轮胎和路面之间的交互作用相关的信息)所致的某些特性必 须被恰当地考虑以便对所产生的电信号执行正确的分析。申请人已发现包含压电元件的振 荡结构的谐振可能在轮胎的较低转动速度时出现。出现谐振显著地影响了在低速时由振荡 的压电元件产生的电信号，使得只与轮胎和路面之间的交互作用相关的所产生信号的分量可能被湮没或者干扰。换句话说，当轮胎以低速转动时，出现谐振如果不被恰当考虑，可能 导致不正确地确定期望的工作参数。 在第一方面，本专利技术涉及确定安装在车辆上的轮胎的至少一个工作参数的方法。 所述方法包含-提供振荡结构，所述振荡结构包含外壳和耦合到所述外壳并且能够沿振荡方向 振荡的压电元件；-把所述振荡结构耦合到所述轮胎的胎冠部分；-在滚动表面上转动所述轮胎以便导致所述振荡结构的振荡，从而导致所述压电 元件产生电信号；-处理所述电信号以便确定轮胎的所述至少一个工作参数； 其中，所述处理所述电信号包含-确定所述轮胎的转动速度是否大于阈值速度；-若为否，则从低通滤波的信号提取用于确定轮胎的所述至少一个工作参数的信 息，所述低通滤波的信号是通过至少去除所述电信号的具有高于或等于所述振荡结构的谐 振峰值频率的频率的频率分量来获取的。 在第二方面，本专利技术涉及本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于确定安装在车辆上的轮胎的至少一个工作参数的方法，所述方法包含：－提供振荡结构，所述振荡结构包含外壳和耦合到所述外壳并且能够沿振荡方向振荡的压电元件；－把所述振荡结构耦合到所述轮胎的胎冠部分；－在滚动表面上转动所述轮胎以便导致所述振荡结构的振荡，从而导致所述压电元件产生电信号；－处理所述电信号以便确定轮胎的所述至少一个工作参数；其中，所述电信号的所述处理包含：－确定所述轮胎的转动速度是否大于阈值速度；－若为否，则从低通滤波的信号提取用于确定轮胎的所述至少一个工作参数的信息，所述低通滤波的信号是通过至少去除所述电信号的具有高于或等于所述振荡结构的谐振峰值频率的频率的频率分量而获取的。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】

【专利技术属性】
技术研发人员：M布鲁萨罗斯科，F曼科苏，
申请(专利权)人：倍耐力轮胎股份公司，
类型：发明
国别省市：IT[意大利]