一種基於總線喚醒模式的胎壓監測裝置及方法與流程
2023-05-26 08:49:21
本發明屬於汽車電子領域，特別是涉及一種基於總線喚醒模式的胎壓監測裝置及方法。
背景技術：
根據公安部交管部門交通事故數據顯示，每年的交通事故中約20％是由於爆胎引起的。在美國，國家高速公路交通安全管理局(NHTSA)發布規定所有新車在2007年均要求安裝胎壓監測裝置，在中國，2003年11月24日頒布的中華人民共和國國家標準-《機動車運行安全技術條件(徵求意見稿)》也對安裝輪胎壓力檢測裝置作出了說明。汽車胎壓監測裝置的功能是實時監測胎壓，接收端輪流顯示發射端通過無線通訊方式發來的胎壓及胎溫數據；可以進行輪胎慢漏氣胎壓過低報警、車輛超載胎壓過高報警、輪胎老化胎壓異常報警、胎溫過高報警、主機電池低電量提示等工作，並且在停車時顯示屏自動關閉、電池供電時主機可自動進入停車省電模式，還可根據車型及輪胎位置設定相應的標準壓力值。安裝汽車胎壓監測裝置的好處有：檢測胎壓，預防爆胎；節省燃油，汽車降低排放；減少磨損，輪胎壽命更長；確保操控性能；避免車輛部件非正常磨損。
汽車胎壓監測裝置的作用是在汽車行駛過程中對輪胎氣壓、溫度、變形等進行實時自動監測，並對輪胎漏氣和低氣壓進行報警，以確保行車安全。胎壓監測裝置的構成通常是在輪胎上加裝胎壓信號傳感器，通過無線信號將輪胎的胎壓、溫度數據發送至中控接收器。胎壓信號傳感器通常是在輪胎上加裝胎壓傳感器，通過無線信號將輪胎的胎壓、溫度數據發送至中控接收器，胎壓信號傳感器通常是綁定在輪胎內部，或者安裝在氣嘴附近，內置一個紐扣電池，考慮到胎壓信號傳感器的安裝需要拆卸輪胎，所以傳感器的工作時間對產品的應用具有極其重要的意義。
當前胎壓信號傳感器的工作模式是，在胎壓信號傳感器上集成震動傳感器或者加速度傳感器，當震動傳感器或者加速度傳感器的輸出信號為0，認為車輛沒有運動，則胎壓信號傳感器停止動作，當震動傳感器或者加速度傳感器有新的輸出信號，則啟動胎壓信號傳感器，這需要震動傳感器或者加速度傳感器一直工作，耗電量較 大，使得整個設備工作時間在3～5年左右。
技術實現要素：
為了提高設備穩定性，降低功耗，延長工作時間，本發明基於現有的胎壓監測裝置，首次提供了一種基於總線喚醒模式的胎壓監測裝置及方法，去掉震動傳感器或者加速度傳感器，利用胎壓信號傳感器集成的無線通信器件，使得中控接收器可以長期連接汽車總線，當汽車啟動時候，中控接收器判斷汽車打火，因此發送信號給無線通信器件，從而啟動胎壓信號傳感器開始工作。
為了實現上述目的，本發明提供了一種基於總線喚醒模式的胎壓監測裝置，包括胎壓信號傳感器、無線通信器件、電源、中控接收器以及汽車總線；所述胎壓信號傳感器用於實時監測輪胎壓力溫度；所述無線通信器件集成到胎壓信號傳感器上並用於將監測到的輪胎壓力溫度信號發送給中控接收器以及從中控接收器接收信號；電源對胎壓信號傳感器和無線通信器件提供電能；中控接收器長期連接汽車總線，接收輪胎壓力溫度信號以及發送信號給無線通信器件，其特徵在於，去掉了震動傳感器或者加速度傳感器，利用連接到汽車總線的中控接收器判斷汽車是否打火，並將打火信號發送給無線通信器件，胎壓信號傳感器基於此打火信號從而啟動。
其中，還包括在電源上安裝壓電能量收集器來提供電能。
本發明還提供了一種基於總線喚醒模式的胎壓監測方法，包括胎壓信號傳感器、無線通信器件、電源、中控接收器以及汽車總線；所述胎壓信號傳感器用於實時監測輪胎壓力溫度；所述無線通信器件集成到胎壓信號傳感器上並用於將監測到的輪胎壓力溫度信號發送給中控接收器以及從中控接收器接收信號；電源對胎壓信號傳感器和無線通信器件提供電能；中控接收器長期連接汽車總線，接收輪胎壓力溫度信號以及發送信號給無線通信器件，其特徵在於，去掉了震動傳感器或者加速度傳感器，利用連接到汽車總線的中控接收器判斷汽車是否打火，並將打火信號發送給無線通信器件，胎壓信號傳感器基於此打火信號從而啟動。
附圖說明
圖1：為本發明的基於總線喚醒模式的胎壓監測裝置的構架示意圖；
圖2：為本發明的壓電能量收集器的示意圖。
具體實施方式
如圖1所示：本發明的基於總線喚醒模式的胎壓監測裝置，包括胎壓信號傳感器、無線通信器件、電源、中控接收器以及汽車總線；所述胎壓信號傳感器用於實時監測輪胎壓力溫度；所述無線通信器件集成到胎壓信號傳感器上並用於將監測到的輪胎壓力溫度信號發送給中控接收器以及從中控接收器接收信號；電源對胎壓信號傳感器和無線通信器件提供電能；中控接收器長期連接汽車總線，接收輪胎壓力溫度信號以及發送信號給無線通信器件。本發明去掉了震動傳感器或者加速度傳感器，利用連接到汽車總線的中控接收器判斷汽車是否打火，並將打火信號發送給無線通信器件，胎壓信號傳感器基於此打火信號從而啟動。
由於所述電源一般為紐扣電池，但化學電池存在體積大，使用壽命短的不足，且廢舊電池處理不當還會造成嚴重的環境汙染，因此近年來能量採集成為眾多學者研究熱門領域。能量採集系統研究的是如何為更換電池不方便的設備利用周圍環境中的能量實現能量自給的。
所以，進一步的，在電源上還可以安裝壓電能量收集器來提供電能。採用壓電能量收集器收集輪胎轉動時產生的能量；並利用電能存儲模塊將壓電能量收集器收集的能量轉換成電能並存儲以及對胎壓信號傳感器和無線通信器件進行供電；
圖2所示為本發明的壓電能量收集器的剖面圖，其包括一安裝框架3，一支撐杆4，一偏心轉動質量塊5，一固定軸6，和多個壓電彎曲元件7，圖2實施例僅僅示出3個壓電彎曲元件7，當然本發明還可以採用其他的數量，支撐杆4，一端部固定安裝在安裝框架3的底面上，另一端部上設置有固定軸6，偏心轉動質量塊5通過固定軸6安裝到支撐杆4上，並基於車輪的轉動可以圍繞固定軸6轉動，在安裝框架3的頂面和側面的中部分別設有一壓電彎曲元件7，壓電彎曲元件7結構為三層結構，中間層為柔性支撐基片，上下壓電層形成在柔性支撐基片兩側，柔性支撐基片可以是塑料，金屬或者其他的柔性材料，以允許上下壓電層粘合於其上，偏心轉動質量塊5的端部在轉動時撥動壓電彎曲元件7的端部，從而使得壓電彎曲元件7發生彎曲形變，來誘發材料內部電荷位移產生電場/電壓。本壓電能量收集器可以通過偏心轉動質量塊5在汽車行使過程中由於輪胎轉動而產生轉動來引發壓電彎曲元件7發生彎曲形變，達到了較好的能量收集效果，並容易實現小型化。
偏心轉動質量塊5形狀可以採用橢圓形狀，固定軸6位於其一個焦點上。
本發明還提供了一種基於總線喚醒模式的胎壓監測方法，包括胎壓信號傳感器、無線通信器件、電源、中控接收器以及汽車總線；所述胎壓信號傳感器用於實時監測輪胎壓力溫度；所述無線通信器件集成到胎壓信號傳感器上並用於將監測到的輪胎壓力溫度信號發送給中控接收器以及從中控接收器接收信號；電源對胎壓信號傳感器和無線通信器件提供電能；中控接收器長期連接汽車總線，接收輪胎壓力溫度信號以及發送信號給無線通信器件。本發明去掉了震動傳感器或者加速度傳感器，利用連接到汽車總線的中控接收器判斷汽車是否打火，並將打火信號發送給無線通信器件，胎壓信號傳感器基於此打火信號從而啟動。
本發明的基於總線喚醒模式的胎壓監測裝置可以使得工作時間達到10年以上。