專利名稱：一種無源內(nèi)置式輪胎氣壓監(jiān)測系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種輪胎的氣壓監(jiān)測裝置(TPMS)，特別是涉及一種無源內(nèi)置式輪胎氣壓監(jiān)測裝置。該裝置位于胎內(nèi)的氣壓傳感器模塊無須自帶電池為其供電，而是由信號轉(zhuǎn)發(fā)模塊所發(fā)射的電磁信號提供其正常工作所需電能。
背景技術(shù)：
輪胎氣壓監(jiān)測裝置是用于汽車行駛時實時的對輪胎氣壓進行自動監(jiān)測，當(dāng)輪胎氣壓異常時自動向車內(nèi)人員發(fā)出報警信號，以保障行車安全和司乘人員生命安全的保障預(yù)警系統(tǒng)。高速公路42％的交通事故是由于爆胎引發(fā)輪胎故障造成的。由于輪胎老化、過度磨損、胎壓異常、輪胎外傷等造成的輪胎爆裂時刻威脅著車內(nèi)人員的生命安全，僅美國每年就有2.6萬起交通事故與輪胎有關(guān)，其中75％的輪胎故障是由于輪胎壓力不足或滲漏造成的。
目前，輪胎氣壓監(jiān)測系統(tǒng)主要分為兩種類型一種是間接式輪胎氣壓監(jiān)測系統(tǒng)。它通過汽車ABS的輪速傳感器來比較輪胎之間的轉(zhuǎn)速差別，以達到監(jiān)視胎壓的目的，其缺點是無法對兩個以上輪胎同時缺氣的狀況和速度超過100公里/小時的情況進行判斷。另一種是直接式輪胎氣壓監(jiān)測系統(tǒng)。它利用安裝在每一個輪胎里的以鋰電池為電源的氣壓傳感器來直接測量輪胎的氣壓，并通過無線電頻率調(diào)制發(fā)射到安裝在駕駛臺的監(jiān)視器上。監(jiān)視器隨時顯示各輪胎氣壓、溫度，駕駛者可以直觀地了解各個輪胎的氣壓狀況。當(dāng)輪胎氣壓太低、滲漏、太高、或溫度太高時，系統(tǒng)就會自動報警。直接式TPMS從功能和性能上均優(yōu)于間接式TPMS。
然而，現(xiàn)有技術(shù)中使用的輪胎氣壓監(jiān)測系統(tǒng)具有明顯的不足。直接式輪胎氣壓監(jiān)測系統(tǒng)中使用電池作為輪胎氣壓傳感器的電源，由于受電池體積和容量所限，電池供電的輪胎氣壓傳感器不可能在全部使用年限期間(例如十年)進行輪胎氣壓值的連續(xù)測量。因而一般采用間歇式測量的辦法。但是，氣壓測量的時間間隔和輪胎氣壓檢測系統(tǒng)的性能息息相關(guān)。一般說來，檢測頻率愈高則間隔時間愈短，及早發(fā)現(xiàn)胎壓的危險變化的可能性就越高，輪胎的安全性也就越高。
現(xiàn)有的使用電池供電的胎壓檢測技術(shù)一方面希望能夠及早地檢測到胎壓的變化，以盡早地感知輪胎的損傷，需要連續(xù)測量輪胎中的壓力等參數(shù)；另一方面希望節(jié)約胎壓傳感器的電池能耗，因而要降低輪胎氣壓測量的頻率?？梢姡诂F(xiàn)有的技術(shù)方案中，這是一對不可調(diào)和的矛盾。如前所述，這導(dǎo)致了此種輪胎氣壓傳感器在其全部使用年限中(如十年)必須進行更換電池等維護工作，給用戶帶來了不便。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的主要目的在于提供一種輪胎氣壓監(jiān)測裝置。該裝置的氣壓傳感器模塊可以很容易地加裝于車輛輪胎中，而且無須自帶電池為其供電，并可有效的監(jiān)測車輛輪胎的氣壓變化。
本發(fā)明的又一目的在于提供一種信號轉(zhuǎn)發(fā)模塊。該模塊加裝于車輛輪胎附近，用于和輪胎氣壓傳感器模塊通訊并對其供電。同時該轉(zhuǎn)發(fā)模塊將其和傳感器模塊間的通訊轉(zhuǎn)發(fā)至中央控制模塊，并由中央控制模塊進行處理。
為達到上述目的，本發(fā)明提供一種無源內(nèi)置式輪胎氣壓監(jiān)測裝置，用于監(jiān)測車輛的輪胎氣壓。該監(jiān)測裝置包含至少一個傳感器模塊，可以選配的外接信號轉(zhuǎn)發(fā)模塊以及一個中央控制模塊。該傳感器模塊，加裝于該車輛的輪胎中，用于感知輪胎的狀態(tài)，并通過無線電信號傳送出該狀態(tài)；傳感器模塊無需電池供電，所需電能由信號轉(zhuǎn)發(fā)模塊發(fā)射的電磁信號提供。該選配的外接信號轉(zhuǎn)發(fā)模塊，加裝于輪胎附近，用于和該傳感器模塊通訊并向傳感器模塊供電，該轉(zhuǎn)發(fā)模塊將其和傳感器模塊間的通訊轉(zhuǎn)發(fā)至中央控制模塊。該中央控制模塊，內(nèi)含一信號轉(zhuǎn)發(fā)單元和一數(shù)據(jù)處理單元信號轉(zhuǎn)發(fā)單元具有外接信號轉(zhuǎn)發(fā)模塊的全部功能，數(shù)據(jù)處理單元可處理輪胎狀態(tài)數(shù)據(jù)。
根據(jù)本發(fā)明的另一觀點，提供一種信號轉(zhuǎn)發(fā)模塊配置于車輛中。該信號轉(zhuǎn)發(fā)模塊除完成通常的氣壓傳感器信號轉(zhuǎn)發(fā)功能外，同時在無線電管制所許可的范圍內(nèi)發(fā)射一射頻載波。該射頻載波耦合至氣壓傳感器模塊，經(jīng)整流、濾波后，其攜帶的能量用來為氣壓傳感器模塊提供工作電源。
為了讓本發(fā)明的上述目的和特征、優(yōu)點能更明顯，下文例舉本發(fā)明較佳實施例，并配合所示附圖，作詳細說明。


圖1為本發(fā)明的一實施例的監(jiān)測裝置系統(tǒng)方框圖，該監(jiān)測裝置用于監(jiān)測該充氣輪胎氣壓等狀態(tài)；圖2為本發(fā)明的一實施例的輪胎氣壓傳感器模塊的電源產(chǎn)生電路，該裝置用于從射頻信號中獲取氣壓傳感器模塊所需的工作電源。
圖3為本發(fā)明的一實施例的輪胎壓力傳感器模塊的數(shù)據(jù)采集過程。
圖中符號說明10 輪胎氣壓監(jiān)測系統(tǒng)20 中央處理模塊21 嵌入微處理器22 顯示單元23 內(nèi)置信號轉(zhuǎn)發(fā)單元24 外置信號轉(zhuǎn)發(fā)模塊接口
25 電源開關(guān) 26 電源接口電路30 信號轉(zhuǎn)發(fā)模塊 40a 輪胎氣壓傳感器模塊40b 輪胎氣壓傳感器模塊 40c 輪胎氣壓傳感器模塊40d 輪胎氣壓傳感器模塊 50 電源產(chǎn)生電路51 胎外射頻供電電路 52 胎內(nèi)電源產(chǎn)生電路53 射頻振蕩電路 54E 類功率放大電路55 整流電路 56 濾波電路57 DC/DC變換電路58 耦合回路線圈具體實施方式
本發(fā)明現(xiàn)將以加裝至一使用充氣輪胎的車輛中，用于監(jiān)測車輛的輪胎氣壓的變化情況為范例，于下文中更加完整地描述，但了解本發(fā)明用于監(jiān)測輪胎氣壓及狀態(tài)并不以此為限。
現(xiàn)參考圖1，其顯示根據(jù)本發(fā)明的一輪胎氣壓監(jiān)測系統(tǒng)10方框圖，該氣壓監(jiān)測系統(tǒng)用于監(jiān)測輪胎狀態(tài)，諸如氣壓、溫度等。該監(jiān)測系統(tǒng)10包含了一中央控制模塊20及可選的外置信號轉(zhuǎn)發(fā)模塊30及多個傳感器模塊40a，40b，40c，40d。該中央控制模塊20另包含一嵌入處理器21、一顯示裝置22、一內(nèi)置信號轉(zhuǎn)發(fā)模塊23、一外置信號轉(zhuǎn)發(fā)模塊接口25、一電源開關(guān)25及一電源接口電路26。
該傳感器模塊40a、40b、40c及40d分別配置于一車輛的充氣輪胎中，并用于感應(yīng)該輪胎的狀態(tài)。之后，該模塊從信號轉(zhuǎn)發(fā)模塊接收射頻信號獲取自身工作所需電源且通過射頻信號送出輪胎狀態(tài)信息。根據(jù)本發(fā)明的一實施例中，該傳感器模塊40a、40b、40c及40d分別加裝于該車輛的左前輪、右前輪、左后輪、及右后輪，并分別用于監(jiān)測該車輛的以上諸輪胎的狀態(tài)。
參考圖2，其顯示一輪胎壓力傳感器模塊的電源產(chǎn)生電路50的原理圖，根據(jù)本發(fā)明，該電源產(chǎn)生電路用以從射頻信號中獲取氣壓傳感器模塊所需的工作電源。該壓力傳感器模塊的電源產(chǎn)生電路包括輪胎體外射頻供電電路(初級回路)51和輪胎體內(nèi)接收回路(次級回路)52兩部分，其中輪胎體外射頻供電電路由射頻振蕩電路53、E類功率放大器54、耦合回路線圈58的初級組成；輪胎體內(nèi)接收回路由耦合回路線圈58的次級、整流回路55和濾波電路56組成。進行輪胎氣壓檢測時，通過信號轉(zhuǎn)發(fā)模塊中射頻供電系統(tǒng)對輪胎體內(nèi)發(fā)射射頻信號，輪胎體內(nèi)電源電路對該信號整流、濾波后通過一個DC/DC變換器57升壓為工作電路提供穩(wěn)定的工作電壓。
參考圖3，其顯示一輪胎壓力傳感器模塊的采集過程。各輪胎中的壓力傳感器模塊每次啟動采集，直接將從壓力傳感器和溫度傳感器上獲得的模擬信號轉(zhuǎn)換為數(shù)字量并存儲，先根據(jù)溫度傳感器的溫度結(jié)果選擇合適的壓力傳感器特性曲線，再通過特性曲線得到準(zhǔn)確的壓力值，然后將該壓力值發(fā)送至信號轉(zhuǎn)發(fā)模塊。
雖然前述的描述及附圖已揭示本發(fā)明的較佳實施例，依然必須了解到各種增添、修改和取代可能使用于本發(fā)明較佳實施例，而不會脫離如權(quán)利要求所界定的本發(fā)明原理的精神及范圍。熟悉該技術(shù)者將可體會本發(fā)明可能使用于很多形式、結(jié)構(gòu)、布置、比例、材料、組件和組件的修改。因此，本文于此所提示的實施例于所有觀點，應(yīng)被視為用于說明本發(fā)明，而非用于限制本發(fā)明。
權(quán)利要求
1.一種無源內(nèi)置式胎壓監(jiān)測裝置，用于監(jiān)測一車輛的充氣輪胎，該車輛具有多個輪胎。該監(jiān)測裝置的特征在于，該監(jiān)測裝置包含至少一個傳感器模塊，該模塊無需電池供電，加裝于該車輛的輪胎中，用于感知輪胎的狀態(tài)，并通過無線電信號傳送出該狀態(tài)；選配的外接信號轉(zhuǎn)發(fā)模塊，加裝于輪胎附近，用于和該傳感器模塊通訊并向傳感器模塊供電，該轉(zhuǎn)發(fā)模塊將其和傳感器模塊間的通訊轉(zhuǎn)發(fā)至中央控制模塊；一個中央控制模塊，內(nèi)含一信號轉(zhuǎn)發(fā)單元和一數(shù)據(jù)處理單元。信號轉(zhuǎn)發(fā)單元具有外接信號轉(zhuǎn)發(fā)模塊的全部功能；數(shù)據(jù)處理單元可處理輪胎狀態(tài)數(shù)據(jù)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的胎壓監(jiān)測裝置，其特征在于，該傳感器模塊無須內(nèi)置電池供電。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的胎壓監(jiān)測裝置，其特征在于，該傳感器模塊所需電能由信號轉(zhuǎn)發(fā)模塊發(fā)射的電磁信號提供。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的胎壓監(jiān)測裝置，其特征在于，該傳感器模塊和信號轉(zhuǎn)發(fā)模塊無有線電路連接，僅通過無線方式耦合。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的胎壓監(jiān)測裝置，其特征在于，該外接信號轉(zhuǎn)發(fā)模塊固定安裝在距輪胎6米內(nèi)，若車體長度小于此數(shù)值，轉(zhuǎn)發(fā)器可以省略。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的胎壓監(jiān)測裝置，其特征在于，該外接信號轉(zhuǎn)發(fā)模塊通過電纜，電性連接至中央控制模塊。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的胎壓監(jiān)測裝置，其特征在于，該外接信號轉(zhuǎn)發(fā)模塊包含一天線，天線長度為該無線電信號的電磁波的1/4波長。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的胎壓監(jiān)測裝置，其特征在于，該無線電信號的中央頻率為約433.92MHz，該天線的長度為約17cm。
全文摘要
本發(fā)明為“一種無源內(nèi)置式輪胎氣壓監(jiān)測裝置”屬汽車電子行業(yè)領(lǐng)域。該發(fā)明提供一種無源內(nèi)置式輪胎氣壓監(jiān)測裝置，用于監(jiān)測車輛的充氣輪胎。該監(jiān)測裝置的特征在于，該監(jiān)測裝置包含至少一個傳感器模塊，可以選配的外接信號轉(zhuǎn)發(fā)模塊以及一個中央控制模塊。該傳感器模塊，加裝于該車輛的輪胎中，用于感知輪胎的狀態(tài)，并通過無線電信號傳送出該狀態(tài)；傳感器模塊無需電池供電，所需電能由信號轉(zhuǎn)發(fā)模塊發(fā)射的電磁信號提供。該選配的外接信號轉(zhuǎn)發(fā)模塊，加裝于輪胎附近，用于和該傳感器模塊通訊并向傳感器模塊供電，該轉(zhuǎn)發(fā)模塊將其和傳感器模塊間的通訊轉(zhuǎn)發(fā)至中央控制模塊。該中央控制模塊，內(nèi)含一信號轉(zhuǎn)發(fā)單元和一數(shù)據(jù)處理單元信號轉(zhuǎn)發(fā)單元具有外接信號轉(zhuǎn)發(fā)模塊的全部功能，數(shù)據(jù)處理單元可處理輪胎狀態(tài)數(shù)據(jù)。
文檔編號B60C23/00GK101041318SQ20061003439
公開日2007年9月26日 申請日期2006年3月20日 優(yōu)先權(quán)日2006年3月20日
發(fā)明者宋海濤, 高軍禮 申請人:宋海濤, 高軍禮