[发明专利]一种近距离无源轮胎压力监测系统及通信方法

说明书

技术领域

本发明属于车辆状态实时监测技术领域，具体涉及的是一种近距离无源轮胎压力监测系统及通信方法。

背景技术

汽车轮胎由橡胶、骨架材料(金属或纤维)，胎圈钢丝等组成，负责支撑汽车的质量并将力传递到地面，是汽车行走的重要部件，因此轮胎性能对汽车性能影响极大，影响轮胎性能的参数包括轮胎材料、结构和轮胎压力等。其中汽车轮胎压力的高低直接影响整车的承载能力、制动性能(安全性)、高速性能和舒适性。

汽车轮胎按充气压力大小分为高压轮胎(0.5-0.7MPa)、低压轮胎(0.15-0.5MPa)和超低压轮胎(＜0.15MPa)。适当的轮胎压力有利于减少轮胎的非正常磨损，获得良好的车辆行驶性能，汽车在高速行驶时，爆胎现象时有发生，尤其是轿车前部转向轮胎爆胎对车辆的安全性影响很大。

在汽车的高速行驶过程中，轮胎故障是杀伤力最大也是最难预防的事故隐患，是突发性交通事故发生的重要原因。为防止爆胎，需要对轮胎压力进行检测，因此轮胎压力监测系统(TPMS)与汽车安全气囊、防抱死制动系统(ABS)被认为是汽车三大安全系统，TPMS主要用于在汽车行驶过程中对轮胎气压进行实时自动监测，并对轮胎漏气和低气压进行报警，以确保行车安全。

目前，轮胎压力监测系统主要分为两种类型：

一种为间接式(Wheel-Speed Based TPMS，简称WSB)，这种系统是通过汽车ABS系统的轮速传感器来比较轮胎之间的转速差别，以达到监测胎压的目的。ABS通过轮速传感器来确定车轮是否抱死，从而决定是否启动防抱死系统。当轮胎压力降低时，车辆的重量会使轮胎直径变小，这就会导致车速发生变化，这种变化即可用于触发警报系统来向司机发出警告，属于事后被动型。

另一种是直接式(Pressure-Sensor Based TPMS，简称PSB)，这种系统是利用安装在每一个轮胎里的压力传感器来直接测量轮胎的气压，利用无线发射器将压力信息从轮胎内部发送到中央接收器模块上的系统，然后对各轮胎气压数据进行显示，当轮胎气压太低或漏气时，系统会自动报警，属于事前主动防御性。

直接系统在轮胎的胎骰上安装一个内置传感器，传感器中包括感应气压的电桥式电子气压感应装置，它将气压信号转换为电信号，通过无线发射装置将信号发射出来，以实现在行车或静止的状态下，实时监视轮胎的压力、温度等数据，并通过无线方式发射到接收器，在显示器上显示各种数据变化或以蜂鸣等形式，提醒驾车者，并在轮胎漏气和压力变化超过安全门限(该门限值可通过显示器设定)时进行报警，以保障行车安全。由于直接系统可以随时测定每个轮胎内部的实际瞬压，很容易确定故障轮胎，具有准确率高的特点，因此应用较为广泛。

然而目前的直接系统主要是有源单方向通信，其中安装在轮胎中的传感器采用一次性电池供电，其电池工作寿命一般在6年左右，且成本较高；而同时有源TPMS系统的多个发射器间存在互扰的概率，容易导致车辆运行时，各个车辆之间存在互相干扰的可能，而且现有有源发射器的信号发射距离在10-20米不等。

发明内容

为此，本发明的目的在于提供一种近距离无源轮胎压力监测系统及通信方法，以解决目前有源直接式轮胎压力监测系统所存在的电池使用寿命有限，且容易导致各个车辆之间存在干扰的问题。

为实现上述目的，本发明主要采用以下技术方案：

一种近距离无源轮胎压力监测系统，包括电子控制单元、安装在汽车轮胎上面的TPMS RFID单元以及安装在汽车轮胎外部的RFID读写器，所述TPMSRFID单元由天线线圈、RFID芯片、磁电转换器、微控制器、压力传感器和温度传感器等构成；所述各种传感器与微控制器连接，所述微控制器与磁电转换器连接，磁电转换器通过RFID芯片及天线线圈与RFID读写器无线射频连接。

其中所述电子控制单元还连接有一报警显示单元。

其中安装在轮胎上面的TPMS RFID单元与安装在汽车轮胎外部的RFID读写器之间的间距在2米以内。

其中所述电子控制单元与RFID读写器通过汽车总线或者无线方式连接。

另外本发明还提供了一种近距离无源轮胎压力监测的通信方法，其中包括步骤：

A、电子控制单元对RFID读写器发出控制指令，通过RFID读写器发出射频能量信号；

B、TPMS RFID单元中天线线圈接收到来自RFID读写器发出的射频能量信号，并激活RFID芯片；

C、RFID芯片通过磁电转换器将收到的射频能量转换成电能并储存；