[发明专利]一种基于压电发电材料的智能轮胎测试系统及测试方法

权利要求书

1.一种基于压电发电材料的智能轮胎测试系统，其特征在于：包括轮速探测机构(1)；所述轮速探测机构(1)包括附着板(11)、压缩壁(12)、活塞(13)和信号触发机构(14)；所述压缩壁(12)包裹附着板(11)并呈现圆形，所述压缩壁(12)上设有通孔，活塞(13)设在通孔内，附着板(11)、压缩壁(12)和活塞(13)共同构成封闭的腔室，腔室内填充油液，所述活塞(13)包括活塞体(131)、密封圈(132)和连接块(133)，所述连接块(133)设在活塞体(131)的端部，活塞体(131)在压缩壁(12)的通孔内，密封圈(132)设在活塞体(131)上，所述信号触发机构(14)包括压电片(141)、基体(142)和填充体(143)，基体(142)分别固定压电片(141)和填充体(143)，所述连接块(133)分别连接活塞体(131)与信号触发机构(14)内的压电片(141)。

2.根据权利要求1所述的基于压电发电材料的智能轮胎测试系统，其特征在于：还包括胎压探测机构(2)，所述胎压探测机构(2)包括连接柄(21)、腔体(22)、胎压压电片(23)和胎压填充体(24)；所述连接柄(21)与腔体(22)连接，所述腔体(22)位于压缩壁(12)外侧；所述腔体(22)内设有胎压填充体(24)，所述腔体(22)上还设有胎压压电片(23)。

3.根据权利要求2所述的基于压电发电材料的智能轮胎测试系统，其特征在于：还包括胎温探测机构(3)，所述胎温探测机构(3)与连接柄(21)连接。

4.根据权利要求1所述的基于压电发电材料的智能轮胎测试系统的测试方法，其特征在于：包括如下步骤：步骤一、轮胎在滚动时，轮胎与地面接触产生轮胎弯曲变形，轮胎弯曲变形导致附着板(11)弯曲变形；

步骤二、附着板(11)与压缩壁(12)挤压腔内油液，油液压强升高，推动活塞(13)运动，活塞(13)运动带动连接块(133)，连接块(133)运动带动压电片(141)变形，压电片(141)变形产生变化的电信号；

步骤三、附着板(11)的面积为活塞(13)横截面积的4-5倍，根据液体压缩时体积不变，将轮胎与地面接触时的小变形，转化成活塞上下运动的大变形，放大电信号4-5倍；

步骤四、胎压压电片(23)的外侧受轮胎胎压作用，内侧与胎压填充体(24)作用，胎压填充体(24)不受温度影响始终保持恒定的压力，胎压压电片(23)隔绝胎压填充体(24)和轮胎内部气体；

步骤五、当轮胎胎压发生变化时胎压压电片(23)内侧和外侧作用力发生变化，导致胎压压电片(23)产生变形，产生变化的电信号，通过变化的电信号获得相应的胎压信息。

5.根据权利要求4所述的基于压电发电材料的智能轮胎测试系统的测试方法，其特征在于：电控单元负责将轮速探测机构、胎压探测机构和胎温探测机构产生的电信号进行处理，并传输给汽车CAN总线。

6.根据权利要求4所述的基于压电发电材料的智能轮胎测试系统的测试方法，其特征在于：所述电信号进行处理，具体信号处理过程如下：

其中，V_t为汽车t时刻速度；R_e为轮胎滚动半径；T_t为t时刻压电片触发电信号周期平均值；T_n为t时刻采样区间n的第n个触发电信号周期；R₀为轮胎出厂半径；S_t为t时刻轮胎的纵向滑移率；R_s为轮胎的静力半径；W_t为t时刻胎面磨损厚度；T_Tt为t时刻轮胎温度；p_t为t时刻轮胎的胎压；A_t为t时刻压电片触发电信号幅值平均值；m为车辆质量；A_n为t时刻采样区间n的第n个触发电信号幅值；

根据上述方程组可获得实时汽车行驶速度、轮胎滚动速度、轮胎滚动半径、纵向滑移率、胎面磨损状态、胎压和胎温信号。