轮胎监控系统及使用轮胎监控系统的轮胎监控方法与流程

1.本揭示关于一种轮胎监控系统及使用轮胎监控系统的轮胎监控方法。


背景技术：

2.安全到达目的地对于拥有汽车的消费者群体来说非常重要。各类汽车或车辆已成为现代社会必不可少的运输或运送设备。因此，人们在驾驶车辆时越来越注重安全。
3.影响安全驾驶的因素之一是车辆部件(即制动系统、轮胎、点火系统)的功能和正常运行，其为最重要的。对轮胎而言，影响安全的因素除了轮胎表面的凹槽外，还包括轮胎的气压和轮胎的温度。因此，在车辆运行中持续检测轮胎的气压和温度是非常重要的。
4.举例来说，如果轮胎的气压长期保持在低于正常要求的压力下，轮胎会有急剧的温度升高倾向出现，在车辆高速行驶时可能会造成爆胎。相反的，当轮胎气压过高时，轮胎的抓地力会降低，从而导致制动力和车辆高速行驶的稳定性变差。
5.有鉴于此，需要一种能够准确判断轮胎状态并在检测到异常时警告驾驶人的轮胎监控系统。


技术实现要素：

6.有鉴于此，本揭示提供一种轮胎监控系统及使用所述系统的轮胎监控方法，能够藉由产生轮胎数据来判断轮胎的状态是否异常。
7.根据本揭示的第一方面，提供了一种轮胎监控系统，包括：传感器模块，安装在车辆轮胎中，用于获取轮胎数据；及通信模块，包括:收发器，用以发送及接收所述轮胎数据；输出单元，用以输出注意信号及警告信号之一；及控制器，用以基于所述轮胎数据判定所述轮胎的状态是否异常及基于判定结果控制所述输出单元输出所述注意信号及所述警告信号之一。
8.轮胎数据可包括所述轮胎的气压、加速度和温度的信息，控制器可基于气压及加速度用以计算轮胎的磨损值及基于气压、加速度、温度及磨损值判定轮胎的状态是否异常。
9.轮胎可包括多个轮胎。其中，加速度包括轮胎于切线方向的第一加速度及轮胎于径向方向的第二加速度，切线方向垂直于轮胎的径向方向。控制器用以计算一个或多个轮胎数据所包括的至少二所述轮胎的气压之间的第一差值及当至少一第一差值等于或大于第一预定值使输出单元输出注意信号。当包括在轮胎数据中的气压之一与预定适当气压值之间的第二差值等于或大于第二预定值时，控制器可使输出单元输出警告信号。当包括在轮胎数据中的温度之一等于或大于预定温度值时，控制器可使输出单元注意信号。控制器可用以基于轮胎数据中包括的温度计算至少一个轮胎的温度变化量及当温度变化量等于或大于预定温度变化量时可使输出单元输出警告信号。当每个轮胎的第一加速度与第一预设加速度之间的第三差值等于或大于第一预定加速度值时，或当每个轮胎的第二加速度与第二预设加速度之间的第四差值等于或大于第二预定加速度值时，控制器可使输出单元输出注意信号，及控制器可用以基于至少一个轮胎的磨损值计算磨损率，且当磨损率等于或
大于预设参考磨损值时使输出单元输出注意信号。
10.轮胎监控系统可更包括服务器，用以与收发器通信。其中，控制器可用以基于判定结果产生轮胎的状态数据，状态数包括轮胎的气压信息。其中，服务器基于状态数据包括的气压用以判定轮胎是否漏气，且基于与漏气有关的判定结果发送漏气注意信号至通信模块。
11.轮胎可包括第一轮胎及第二轮胎。其中，传感器模块可包括多个传感器模块。多个传感器模块包括设置在第一轮胎中以获取第一轮胎的第一轮胎数据的第一传感器模块及设置在第二轮胎中以获取第二轮胎的第二轮胎数据的第二传感器模块。其中，通信模块包括:主机，具有收发器、控制器及输出单元，主机通过收发器接收第一轮胎数据；及从属机，较主机设置的更靠近第二轮胎，从属机接收第二轮胎数据并将第二轮胎数据发送至主机。其中，主机可用以通过第一轮胎数据及第二轮胎数据判定第一轮胎及第二轮胎的状态是否异常。
12.根据本揭示的第二方面，提供了一种使用轮胎监控系统的轮胎监控方法，其包括：通过包括于轮胎监控系统及设置于轮胎中的传感器模块收集轮胎数据；通过包括在轮胎监控系统中的通信模块判定轮胎的状态，根据轮胎数据判定轮胎的状态是否异常；基于状态是否异常的判定结果产生轮胎的状态数据；以及通过通信模块基于判定结果输出注意信号及警告信号之一。
13.状态数据包括轮胎的气压的信息，所述方法更包括:状态数据产生后，基于气压，通过轮胎监控系统所包括的服务器判定所述轮胎是否漏气，及通过服务器基于漏气的判定结果发送漏气注意信号至通信模块。
14.根据轮胎监控系统其使用所述系统的轮胎监控方法，当判定轮胎状态异常时，可以输出注意信号或警告信号以警告驾驶人。
15.此外，由于通信模块由主机和从属机所构成，因此本揭示可以应用于各种车辆。
附图说明
16.图1示出了根据本揭示实施例的轮胎监控系统应用于乘用车辆的状态示意图。
17.图2为根据本揭示实施例的轮胎监控系统的通信模块框图。
18.图3是绘示轮胎数据的示意图。
19.图4是绘示轮胎状态数据的示意图。
20.图5示出了根据本揭示实施例的轮胎监控系统应用于重型车辆的状态示意图。
21.图6为绘示了根据本揭示实施例的主机及从属机的轮胎监控系统的通信模块框图。
22.图7为绘示了根据本揭示实施例使用轮胎监控系统的轮胎监控方法的通信模块框图。
具体实施方式
23.下面将结合附图对实现本揭示技术精神的具体实施例进行说明。
24.在描述本揭示的实施例时，如果判定公知功能或配置的详细描述可能不必要地使本揭示的精神模糊，则将省略公知功能或配置的详细描述。
25.当一个元件被称为与另一个元件“连接”、“支持”、“访问”、“供应”、“转移”或“接触”时，应当理解的，此元素可以与其他元素直接连接、支持、访问或提供、转移或接触，且其他元件可能存在于其间。
26.本揭示中所使用的术语仅用于描述具体实施例，并非为了限制本揭示。除非上下文另有明确说明，否则单数表达包括复数表达。
27.另外，在本揭示中，上侧边、下侧边、侧面等表达方式均参照附图进行了说明，需要说明的是，如果改变物体的方向，可能以不同的方式表达。基于同样的原因，附图中的某些部件被放大、省略或示意性地绘示，且每个部件的尺寸并不完全反映实际尺寸。
28.在此使用的术语，包括诸如“第一”和“第二”之类的顺序数字，可用于描述而非限制各种部件。该些术语仅是将部件彼此区分开来。
29.说明书中“包括”的含义规定了特定的特征、区域、整数、步骤、动作、元素和/或部件，但不排除存在或添加其他特定特征、区域、整数、步骤、动作、元件、部件和/或群组。
30.以下，将参照图1至图6描述根据本揭示的实施例的轮胎监控系统20。
31.参照图1至图3，根据本揭示实施例的轮胎监控系统20可以包括传感器模块200和通信模块300。
32.传感器模块200可以安装在车辆1的轮胎10中，用于获取轮胎数据p1。车辆1可以是如图1所示的普通乘用车辆，或者可以是如图5所示的大型车辆，例如卡车或公共汽车。传感器模块200可以包括一个或多个传感器，例如气压传感器、温度传感器、加速度传感器及电压传感器。更进一步，唯一的传感器识别码可以存储在传感器模块200中。电压传感器可用于检测传感器模块200的电压。加速度传感器可以检测加速度的信息，包括轮胎的切线方向上的第一加速度及轮胎的径向方向上的第二加速度的。切线方向可垂直于轮胎的径向方向及垂直于轮胎的轴向方向。从传感器模块200获得的轮胎数据p1可包括多个轮胎10中任一个的气压、温度、加速度及电压中的至少一个以及如图3所示的传感器识别码。传感器模块200可以周期性地向通信模块300发送轮胎数据p1。此外，传感器模块200可以为多个并且设置在每个轮胎10中。多个传感器模块200可以包括第一传感器模块210和第二传感器模块220。更进一步，轮胎数据p1可以包括从第一传感器模块210获得的第一轮胎数据p12和从第二传感器模块220获得的第二轮胎数据p14。
33.第一传感器模块210可安装在第一轮胎12中以获取第一轮胎12的第一轮胎数据p12并将第一轮胎数据p12发送至通信模块300。在此，第一轮胎数据p12可以包括第一轮胎12的气压、温度、加速度、第一传感器模块210的电压以及第一传感器模块210的传感器识别码信息。第一轮胎数据p12可以周期性地被传输。
34.第二传感器模块220可以被安装在第二轮胎14中以获取第二轮胎14的第二轮胎数据p14，且将第二轮胎数据p14发送至通信模块300。第二轮胎数据p14可以包括第二轮胎14的气压、温度、加速度、第二传感器模块220的电压以及第二传感器模块220的传感器识别码信息。更进一步，当车辆1是图5所示的大型车辆时，第一轮胎12可以是前轮胎，第二轮胎14可以是后轮胎。第二轮胎数据p14可以周期性地被传输。
35.通信模块300可以安装在车辆1中以接收从每个传感器模块200发送的轮胎数据p1，并且基于轮胎数据p1判定多个轮胎10中的至少一个的状态。通信模块300可周期性地接收轮胎数据p1。换言之，通信模块300可以接收第一传感器模块210的第一轮胎数据p12和第
二传感器模块220的第二轮胎数据p14。
36.通信模块300可以包括收发器312、控制器314、输出单元316和存储单元318。
37.收发器312可以与传感器模块200和服务器400通信以接收从传感器模块200发送的轮胎数据p1。存储唯一轮胎识别码的标签可以安装在每个轮胎10中。当收发器312与标签通信时，收发器312可接收轮胎识别码或通过与标签通信的独立装置接收轮胎识别码。标签可以由无线射频辨识(radio frequency identification,rfid)标签形成。收发器312可以包括射频(radio frequency,rf)通信单元、低频(low frequency,lf)通信单元、全球定位系统(global positioning system,gps)、天线等。
38.控制器314可基于轮胎数据p1判定多个轮胎10中的至少一个是否异常。控制器314可以基于多个轮胎10中的任一个的气压和加速度来计算多个轮胎中的任一个的磨损值，且基于气压、加速度、温度及磨损值判定多个轮胎10中的至少一个的状态是否异常。
39.在下文中，将描述控制器314基于轮胎数据p1判定多个轮胎10中的任何一个的状态是否异常。然而，其不仅限于多个轮胎10中的一个，且可以应用于其余的多个轮胎10。
40.控制器314可基于包括在轮胎数据p1中的气压计算多个轮胎10之间的气压差，且当气压差被形成为等于或大于预设差值时，控制器可判定多个轮胎10中的任何一个轮胎异常，并控制输出单元316输出注意信号。换言之，通过比较第一轮胎数据p12的气压和第二轮胎数据p14的气压，可以计算轮胎10之间的气压差。例如，预设差值可以设置为10％，但不限于此。
41.控制器314计算出的气压差可以计算为至少一些轮胎10之间的气压差。例如，可以计算位于车辆前方的轮胎10之间的气压差，或者可以计算位于车辆后方的轮胎之间的气压差，并将其与预设差值进行比较。
42.此外，当气压与预设适当气压之间形成的差值等于或大于设定差值时，控制器314可以判定多个轮胎10中的任何一个的状态异常并且控制输出单元316输出警告信号。适当气压可为在轮胎10的生产过程中设定的多个轮胎10中的任何一个的适当气压或由车辆1提供的适当气压。例如，设定差值可为20％，但不限于此。
43.此外，当包括在轮胎数据p1中的温度等于或大于预设温度时，控制器314可以判定多个轮胎10中的任何一个的状态异常且可控制输出单元316输出注意信号。例如，预设温度可以设定为大约90℃。
44.此外，控制器314可以基于轮胎数据p1中包括的温度来计算多个轮胎10中的至少一个的温度变化量。例如，控制器314可以在特定时间通过所接收的多个轮胎数据p1中的至少一些中所包括的温度来测量温度变化量。
45.当温度变化量等于或大于预设温度变化量时，控制器314可判定多个轮胎10中的任何一个的状态异常且可控制输出单元316输出警告信号。例如，预设温度变化量可以设定为大约20℃。同时，在另一实施例中，即使温度小于或等于预设温度，当温度变化量等于或大于预设温度变化量时，控制器314可控制输出单元316输出警告信号。
46.与上述不同，当包括在轮胎数据p1中的温度等于或大于预设温度且温度变化量等于或大于预设温度变化量时，控制器314可控制输出单元316以使输出单元316输出警告信号。
47.在又一实施例中，即使当包括在轮胎数据p1中的温度等于或大于预设温度或温度
变化量等于或大于预设温度变化量时，控制器314可控制输出单元316输出警告信号。
48.另外，轮胎数据p1所包含的切线方向的第一加速度与切线方向的预设第一加速度的差值等于或大于切线加速度值，或轮胎数据p1所包含的径向方向的第二径向加速度与径向方向的第二预设径向加速度之间的差值等于或大于径向加速度值。控制器314可判定多个轮胎10中的任何一个的状态异常且可控制输出单元316输出注意信号。例如，第一加速度值可设置为0.3g，第二加速度值可设置为0.5g。
49.控制器314可基于预先计算的磨损值和预先存储的多个轮胎10中的任何一个的胎面厚度计算多个轮胎10中的任何一个的磨损率，且当计算出的磨损率等于或者大于预设参考磨损率，控制器314可以判定多个轮胎10中的任何一个的状态异常且可控制输出单元输出注意信号。
50.同时，由控制器314计算的磨损值可由下列方程式计算。
51.(方程式1)
[0052][0053]
在此，“wear”代表磨损值，“wi”代表磨损指数，其为每个轮胎10中设置的常数。“sf
input”为常数，当具有多个轮胎10的车辆1是普通车辆时，其可以为0.003，而当车辆1是运动型多功能车辆(sport utility vehicle,suv)时，其可为2.0。“sf
output”是常数值，当具有多个轮胎10的车辆1是普通车辆时，其可为0.0001625，当车辆1是suv时，其可为0.00001。“acc
x”代表切线方向的加速度，“p”代表气压。
[0054]
方程式1中包括的函数可以通过方程式2至6计算如下。
[0055]
(方程式2)
[0056][0057]
(方程式3)
[0058]
r＝(sf
input
sf
input
(δαcc
x
raio_p))i i＝1，
…
，n
[0059]
在方程式3，“i”的值根据传感器模块200在一周期中获取的多个轮胎10中的任何一个信息而增加。
[0060]
(方程式4)
[0061]
|δacc
x
|＝|acc
x
(i)-acc
x
(i-1)|
[0062]
在方程式4中，“acc
x
(i)”表示在“acc
x
(i-1)”之后检测到的切线方向的加速度。
[0063]
(方程式5)
[0064]
δp＝p(i)-p(i-1)
[0065]
在方程式5中，“p(i)”表示在“p(i-1)”之后检测到的气压。
[0066]
(方程式6)
[0067][0068]
在方程式6中，“set_p”为提供于车辆1中作为适当气压的定值。
[0069]
控制器314可基于判定多个轮胎10中的至少一个的状态是否异常的结果来产生多个轮胎10的状态数据p2。
[0070]
如图4所示，状态数据p2可包括通信模块识别码和多个传感器识别码，且可包括多个轮胎10的轮胎识别码、气压、加速度、电压、温度、磨损率、gps信息和异常状态信息中的至少一个。另外，状态数据p2中包含的轮胎识别码、气压、加速度、电压、温度、磨损率、异常状态信息也可对于每个轮胎分类及列出。gps信息可为车辆1的位置或可为表示各轮胎位置的信息，且表示各轮胎10的气压、加速度、温度、磨损率、电压是否异常的信息可以存储为异常状态信息的代码。当电压异常时，控制器314可以判定传感器模块存在异常。状态数据p2可以由收发器312发送到服务器400。
[0071]
存储单元318可存储上述通信模块300的唯一通信模块识别码。关于设置在车辆1中的多个轮胎10中的每一个的胎面厚度的信息可存储在存储单元318中。此外，存储单元318可存储轮胎数据p1和状态数据p2。
[0072]
输出单元316可由控制器314控制。输出注意信号或警告信号之一可以基于控制器314判定的状态异常结果输出。在此，输出单元316可包括发光灯、扬声器和显示单元中的至少一种。发光灯在输出注意信号和警告信号时可以发出不同颜色的光，扬声器在输出注意信号和警告信号时可以输出不同的声音，显示单元可以根据注意信号和警告信号显示不同的相位或图像。当控制器314判定多个轮胎10为没有异常情况的结果时，输出单元316可输出正常信号或者可不运作。
[0073]
由于输出单元316受控制器314的控制，正常信号、注意信号和警告信号中的至少一个可以从服务器400发送到驾驶人的手机，驾驶人可以通过手机监控轮胎10的状态。
[0074]
参照图5和图6，通信模块300可包括主机310和从属机320。以这种方式构成主设备310和从设备320的原因是为了有效地应用于诸如卡车和公共汽车等大型车辆。取决于大型车辆的尺寸，如果没有构成主机310和从属机320，有可能无法有效地接收设置在大型车辆中的多个轮胎10中的任何一个的信息。同时，主机310和从从属机320可以通过有线或无线方式彼此通信。
[0075]
主机310可以接收从上述第一传感器模块210发送的第一轮胎数据p12。具体地，如图5所示，主机310可以设置在驾驶员的座位2中。然而，本揭示不限于此，主控器310可以安装在驾驶员座椅2的外侧且比第二轮胎14更靠近第一轮胎12。
[0076]
此外，主机310可以包括上述的收发器312、控制器314、输出单元316和存储单元318，并可通过收发器312接收第一轮胎数据p12。在下文中，包括在主机310中的收发器312被称为第一收发器312。
[0077]
从属机320可以安装在比主机310更靠近第二轮胎14的位置以接收从第二传感器模块220发送的第二轮胎数据p14并将第二轮胎数据p14发送到主机310。如上所述，从属机320可包括第二收发器322，其接收第二轮胎数据p14并将第二轮胎数据p14发送至主机310。例如，如图1所示，从属机320可安装在驾驶人的座位2的外侧的拖车3附近。
[0078]
第二收发器322可通过有线或无线方式与第一收发器312通信，并且可包括rf通信单元、lf通信单元和天线。
[0079]
同时，在图5所示的卡车中，主机310安装在驾驶人的座位2内或驾驶人的座位2的外侧，从属机320安装在驾驶人的座位2的外侧，但这些可根据包括通信模块300的车辆1的
类型而改变。例如，当通信模块300安装在公共汽车中时，主机310和从属机320可设置在公共汽车内部。
[0080]
如上所述，主机310可以通过第一轮胎数据p12和第二轮胎数据p14判断第一轮胎12和第二轮胎14是否异常，从而产生第一轮胎12和第二轮胎14的状态数据p2。
[0081]
此外，主机310可以通过第一收发器312将状态数据p2发送到服务器400。
[0082]
服务器400接收并管理通过通信模块300的收发器312发送的状态数据p2。例如，接收的状态数据p2可以存储30天。由于状态数据p2从通信模块300周期性地被发送，服务器400可以存储和管理多个状态数据p2。服务器400可基于状态数据p2向行动电话发送正常信号、注意信号和警告信号。
[0083]
此外，服务器400可以基于状态数据p2中包括的关于气压的信息来判定多个轮胎10中的至少一个是否气压泄漏。服务器400可以根据气压泄漏的判定，将漏气注意信号向通信模块300的收发器312发送或直接向驾驶人的手机发送。因此，通信模块300的输出单元316可根据接收到的漏气注意信号输出注意信号，并且驾驶人可以通过行动电话或通信模块300检查轮胎10的状态。
[0084]
例如，当与在特定期间接收的多个气压信息的结果比较出现轮胎10的气压差为1psi或更大时，控制器314可以判定气压泄漏。
[0085]
在下文中，将描述根据本揭示的实施例的轮胎监控方法。
[0086]
参照图7，根据本揭示实施例的使用轮胎监控系统的轮胎监控方法可以包括数据信息收集步骤s100、状态判定步骤s200、状态数据产生步骤s300和信号输出步骤s400。
[0087]
数据信息收集步骤s100是设置在轮胎10中的传感器模块200获取轮胎数据p1的步骤。传感器模块200可产生包括轮胎10的气压、温度、加速度和电压及传感器识别码中的至少一个的轮胎数据p1。
[0088]
状态判定步骤s200是通信模块300基于轮胎数据p1判定轮胎10的状态是否异常的步骤。在步骤s200中，控制器314可如上所述计算磨损值以判定轮胎10的状态是否异常，且可以基于气压、加速度、电压、温度和磨损值中的至少一种判定轮胎10的状态是否异常。
[0089]
状态数据产生步骤s300是基于状态是否异常的判定结果产生轮胎10的状态数据p2的步骤。状态数据p2可以包括通信模块识别码、轮胎识别码、传感器识别码、气压、加速度、电压、温度、磨损率、gps信息和异常状态信息中的至少一种。
[0090]
信号输出步骤s400是根据状态判定步骤s200中的判定结果从通信模块300输出正常信号、注意信号和警告信号之一的步骤。输出单元316可以通过发光灯、扬声器和显示单元中的至少一种来输出正常信号、注意信号和警告信号。此外，正常信号、注意信号和警告信号被发送到驾驶人的手机，从而驾驶人可以通过手机监控轮胎10的状态。
[0091]
此外，根据本揭示实施例的使用轮胎监控系统的轮胎监控方法可以在状态数据产生步骤s300之后包括漏气判定步骤s500和漏气注意信号发送步骤s600。
[0092]
漏气判定步骤s500是由服务器400基于状态数据p2中包括的气压信息判定多个轮胎10中的至少一个是否漏气的步骤。例如，当与在特定期间接收的多个气压信息的结果比较出现多个轮胎10中的至少一个的气压差为1psi或更大时，服务器400可判定气压泄漏。
[0093]
在漏气注意信号发送步骤s600中，服务器400根据漏气的判定，将漏气注意信号发送至通信模块300或驾驶人的行动电话。通信模块300的输出单元316可通过漏气注意信号
输出注意信号，并且驾驶人可以通过移动电话检查多个轮胎10中的至少一个是否漏气。
[0094]
以上已经将本揭示的示例作为具体实施例进行了描述，但是这些仅仅是示例，并且本揭示不限于此，并且根据本说明书所公开的技术精神，应解释为具有最广泛的范围。本领域技术人员可以结合/替换所揭示的实施例来实现未揭示的形状的图案，但此并不脱离本揭示的范围。此外，本领域技术人员可以根据本说明书对所揭示的实施例进行简单的改动或修改，显然，这样的改动或修改也属于本揭示的范围。