專利名稱：一種基于abs的輪胎壓力監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及汽車的輪胎壓力檢測(cè)系統(tǒng)，尤其是一種基于ABS的輪胎壓力監(jiān)測(cè)系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
輪胎壓力監(jiān)測(cè)系統(tǒng)(Tire Pressure Monitor System, TPMS),它的作用是在汽車行駛過(guò)程中對(duì)輪胎氣壓和溫度進(jìn)行實(shí)時(shí)自動(dòng)監(jiān)測(cè)，并對(duì)輪胎漏氣和低氣壓、高溫度進(jìn)行報(bào)警，以確保行車安全。汽車胎壓壓力監(jiān)測(cè)系統(tǒng)(TPMS)在降低交通事故發(fā)生率方面的效果是顯著的，根據(jù)美國(guó)Indiana University, 1977年的研究,美國(guó)每年有26萬(wàn)起交通事故是由于輪胎壓力不足造成，占交通事故的I. 4%。 根據(jù)Goodyear研究中心報(bào)告，在濕滑路面上，氣壓充足的輪胎剎車距離顯著減小。分析減小的原因，是由于氣壓充足的輪胎與地面接觸面積小，輪胎與地面的水墊效應(yīng)明顯減小。而在干燥的路面上，盡管充氣不足的輪胎與地面接觸面積較大，但單位面積上承受的壓力成比例減小，兩者相抵消，并不能減小剎車距離。根據(jù)NHTSA估計(jì)，如采用4輪壓力監(jiān)測(cè)，20%低壓閾值，可防止10635起傷害事故，減少79起死亡。中國(guó)已經(jīng)成為全球第三大汽車市場(chǎng)，而前兩大的日本和美國(guó)都實(shí)行了強(qiáng)制安裝TPMS的政策，政府之所以沒(méi)有出臺(tái)相關(guān)政策，主要的原因也是考慮到消費(fèi)者和廠家的承受能力。雖然目前市場(chǎng)上輪胎壓力監(jiān)測(cè)系統(tǒng)也有多種，但基本上是針對(duì)小轎車的，并且一般都適用于配置真空胎的小轎車上，而對(duì)于商用車的胎壓監(jiān)測(cè)系統(tǒng)幾乎是空白?，F(xiàn)有的輪胎壓力監(jiān)測(cè)系統(tǒng)主要分為兩種類型一種為間接式(Wheel-Speed Based TPMS，簡(jiǎn)稱WSB)系統(tǒng)，這種系統(tǒng)是通過(guò)汽車ABS系統(tǒng)的輪速傳感器來(lái)比較輪胎之間的轉(zhuǎn)速差別，以達(dá)到監(jiān)測(cè)胎壓的目的。ABS通過(guò)輪速傳感器來(lái)確定車輪是否抱死，從而決定是否啟動(dòng)防抱死系統(tǒng)。當(dāng)輪胎壓力降低時(shí)，車輛的重量會(huì)使輪胎直徑變小，這就會(huì)導(dǎo)致車速發(fā)生變化，這種變化即可用于觸發(fā)警報(bào)系統(tǒng)來(lái)向司機(jī)發(fā)出警告。屬于事后被動(dòng)型。其缺點(diǎn)是1、該系統(tǒng)在超過(guò)兩個(gè)輪胎漏氣時(shí)不能夠報(bào)警；2、該系統(tǒng)不適宜高速行駛，速度超過(guò)95公里/小時(shí)系統(tǒng)就無(wú)法進(jìn)行監(jiān)測(cè)；3、斷電時(shí)沒(méi)有存儲(chǔ)數(shù)據(jù)功能，并且需要專業(yè)人員進(jìn)行復(fù)位操作，復(fù)位較麻煩；4、不能指出輪胎故障位置，沒(méi)有報(bào)警行駛記錄功能。另一種為直接式(Pressure-Sensor Based TPMS,簡(jiǎn)稱PSB)系統(tǒng)要求在每個(gè)輪胎內(nèi)使用壓力傳感器，并安裝無(wú)線發(fā)射器，用于將壓力信息從輪胎內(nèi)部發(fā)送到中央接收器模塊上的系統(tǒng)，然后對(duì)各輪胎氣壓數(shù)據(jù)進(jìn)行顯示。當(dāng)輪胎氣壓太低或漏氣時(shí)，系統(tǒng)會(huì)自動(dòng)報(bào)警。屬于事前主動(dòng)防御型。其缺點(diǎn)是1、報(bào)警準(zhǔn)確性差，在不同速度、負(fù)荷和溫度情況下輪胎的氣壓變化較大，因而導(dǎo)致氣壓報(bào)警臨界值不易設(shè)定，存在容易誤報(bào)警的問(wèn)題；2、采用無(wú)線發(fā)射及接收方式實(shí)現(xiàn)信號(hào)傳送，容易受車輪鋼轂的屏蔽及磁場(chǎng)的干擾，影響信號(hào)的穩(wěn)定性、可靠性。上述兩種輪胎壓力監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的缺點(diǎn)在應(yīng)用到商用車上時(shí)表現(xiàn)得更為明顯。事實(shí)上，在我國(guó)國(guó)民經(jīng)濟(jì)還不是很發(fā)達(dá)的當(dāng)今這個(gè)時(shí)期，我們的商用車占有很大的市場(chǎng)保有量，隨著國(guó)民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，商用車的使用會(huì)越來(lái)越多，商用車出現(xiàn)爆胎的故障也會(huì)越來(lái)越多，而出現(xiàn)爆胎的原因大致可分為(1)輪胎的溫度過(guò)高導(dǎo)致輪胎的壓力升高。(2)大氣壓力的變化引起輪胎壓力過(guò)高。 (3)輪胎本身發(fā)生漏氣等現(xiàn)象。這時(shí)市場(chǎng)上就迫切需要一種適用于商用車的輪胎壓力監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，通過(guò)技術(shù)革新保障汽車行駛安全。

實(shí)用新型內(nèi)容本實(shí)用新型要解決的技術(shù)問(wèn)題是提供一種基于ABS的汽車輪胎壓力監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，該監(jiān)測(cè)系統(tǒng)集成了 ABS系統(tǒng)和TPMS系統(tǒng)，通過(guò)二者的結(jié)合保障了輪胎壓力監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)的可靠性和穩(wěn)定性。為了解決上述技術(shù)問(wèn)題，本實(shí)用新型所采用的技術(shù)方案是一種基于ABS的輪胎壓力監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，包括用于檢測(cè)輪胎內(nèi)的壓力和溫度的TPMS傳感器單元，所述TPMS傳感器單元連接有一射頻發(fā)射器，還包括用于檢測(cè)車輪轉(zhuǎn)速的輪速傳感器，所述輪速傳感器通過(guò)數(shù)據(jù)線連接有ABS系統(tǒng)，所述ABS系統(tǒng)還連接有一用于接收來(lái)自TPMS傳感器單元的檢測(cè)數(shù)據(jù)的射頻接收器。進(jìn)一步作為優(yōu)選的實(shí)施方式，所述TPMS傳感器單元包括壓力傳感器和溫度傳感器，所述壓力傳感器和溫度傳感器連接有一傳感器處理芯片，所述傳感器處理芯片的數(shù)據(jù)端口與所述射頻發(fā)射器連接。進(jìn)一步作為優(yōu)選的實(shí)施方式，所述射頻發(fā)射器連接有天線，所述天線位于車輪輪轂內(nèi)靠近氣門咀的位置，所述天線為螺旋天線。進(jìn)一步作為優(yōu)選的實(shí)施方式，所述ABS系統(tǒng)包括ABS控制器，所述ABS控制器連接有用于在輪胎壓力或者溫度超過(guò)閾值時(shí)進(jìn)行報(bào)警的故障報(bào)警模塊。進(jìn)一步作為優(yōu)選的實(shí)施方式，所述故障報(bào)警模塊為指示燈或者蜂鳴器。進(jìn)一步作為優(yōu)選的實(shí)施方式，所述射頻發(fā)射器通過(guò)信號(hào)轉(zhuǎn)發(fā)器與射頻接收器之間進(jìn)行無(wú)線通信。本實(shí)用新型的有益效果是本實(shí)用新型輪胎壓力監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，通過(guò)TPMS系統(tǒng)和ABS系統(tǒng)的結(jié)合，利用ABS系統(tǒng)中的ABS控制器及輪速傳感器檢測(cè)的各輪胎轉(zhuǎn)速，比較各輪胎轉(zhuǎn)速差別，以監(jiān)測(cè)輪胎壓力；同時(shí)還通過(guò)無(wú)線通信接收TPMS傳感器單元檢測(cè)得到的輪胎內(nèi)部的參數(shù)數(shù)據(jù)，以監(jiān)測(cè)輪胎的運(yùn)行狀態(tài)；通過(guò)多種方式獲取輪胎內(nèi)壓力數(shù)據(jù)，既有效解決了高頻無(wú)線通信容易受阻受干擾的問(wèn)題，又提高了整個(gè)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的可靠性。并且，本實(shí)用新型輪胎壓力監(jiān)測(cè)系統(tǒng)基于ABS和TPMS的結(jié)合，可以方便地為原先裝有ABS系統(tǒng)的汽車升級(jí)，應(yīng)用范圍廣泛。
以下結(jié)合附圖對(duì)本實(shí)用新型的具體實(shí)施方式
作進(jìn)一步說(shuō)明圖I是實(shí)用新型輪胎壓力監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的原理方框圖；圖2是本實(shí)用新型TPMS傳感器單元的原理方框圖；[0023]圖3是本實(shí)用新型實(shí)施例中射頻發(fā)射器的電路原理圖；圖4是本實(shí)用新型實(shí)施例中射頻接收器的電路原理圖。
具體實(shí)施方式
參照


圖1，一種基于ABS的輪胎壓力監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，包括用于檢測(cè)輪胎內(nèi)的壓力和溫度的TPMS傳感器單元10，所述TPMS傳感器單元10連接有一射頻發(fā)射器20，還包括用于檢測(cè)車輪轉(zhuǎn)速的輪速傳感器50，所述輪速傳感器50通過(guò)數(shù)據(jù)線連接有ABS系統(tǒng)40，所述ABS系統(tǒng)40還連接有一用于接收來(lái)自TPMS傳感器單元10的檢測(cè)數(shù)據(jù)的射頻接收器30。優(yōu)選的，參照?qǐng)D2，所述TPMS傳感器單元10包括壓力傳感器11和溫度傳感器12，所述壓力傳感器11和溫度傳感器12連接有一傳感器處理芯片13，所述傳感器處理芯片13的數(shù)據(jù)端口與所述射頻發(fā)射器20連接。TPMS傳感器單元10是一個(gè)集成了半導(dǎo)體壓力傳 感器、半導(dǎo)體溫度傳感器、數(shù)字信號(hào)處理單元、和電源管理器的片上系統(tǒng)模塊。為了強(qiáng)化胎壓檢測(cè)功能，有不少TPMS傳感器單元內(nèi)還增加了加速度傳感器、電壓檢測(cè)、內(nèi)部時(shí)鐘、看門狗，和帶 12 bit ADC,4k ByteFlash、2k ROMU28 Byte RAMU28 Byte EEPROM 及其它功能的ASIC數(shù)字信號(hào)處理單元或MCU。這些功能芯片使得TPMS傳感器單元不僅能實(shí)時(shí)檢測(cè)汽車開(kāi)動(dòng)中的輪胎壓力和胎內(nèi)溫度的變化，而且還能實(shí)現(xiàn)汽車移動(dòng)即時(shí)開(kāi)機(jī)、自動(dòng)喚醒、節(jié)省電能等功能。電源管理器確保系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)低功耗，使一節(jié)鋰電池可以使用:T5年。隨著芯片技術(shù)的進(jìn)步，TPMS傳感器單元10朝著高度集成化、單一化、無(wú)線無(wú)源化方向發(fā)展。優(yōu)選的，射頻發(fā)射器20連接有天線，其天線靠近氣門咀，位于輪轂內(nèi)，因而在設(shè)計(jì)天線時(shí)必須考慮金屬輪轂和車輪高速行駛時(shí)天線不斷變換方向、角度的影響。螺旋天線可能是一種比較好的選擇，它可擴(kuò)大發(fā)射和接收的角度，有效地克服靜動(dòng)態(tài)盲點(diǎn)。螺旋天線的直經(jīng)(D)、圈數(shù)(N)、圈間距(S)、螺旋角(a )決定了天線的效率、增益和方向性。大卡車用TPMS系統(tǒng)的射頻發(fā)射器20可多至36個(gè)，因此后面幾十個(gè)輪子的信號(hào)都要接力和中轉(zhuǎn)，為此在車身上加設(shè)信號(hào)轉(zhuǎn)發(fā)器。因?yàn)楝F(xiàn)在的大卡車從后輪到駕駛室的距離在10米左右，半掛車更長(zhǎng)，射頻發(fā)射器20的發(fā)射功率如超過(guò)IOdBm,那么整個(gè)產(chǎn)品和系統(tǒng)要接受無(wú)線電管制委員會(huì)管制，因此全世界幾乎所有的TPMS系統(tǒng)的發(fā)射功率都在此以下，信號(hào)轉(zhuǎn)發(fā)器可以縮短射頻接收器30的接收距離并提高接收效果。參照?qǐng)D3，在優(yōu)選實(shí)施例中，傳感器處理芯片13為單片機(jī)AT89C2051。AT89C2051共20引腳，其中Pl 口 8腳，可以作為一般的準(zhǔn)雙向端口，在引腳的驅(qū)動(dòng)能力上，具有很強(qiáng)的下拉能力。工作電壓為2.7 6V。當(dāng)工作電壓在3V時(shí)，電流相當(dāng)于6V工作時(shí)的I / 4，空閑時(shí)為1mA，掉電時(shí)僅為20mA。這樣小的功耗很適合于電池供電的小型控制系統(tǒng)。射頻發(fā)射器20為MC33493，MC33493芯片是高溫集成UHF無(wú)線電發(fā)送模塊?？蛇M(jìn)行OOK (On-OffKeying)或者FSK (Frequency Shift Keying)兩種調(diào)制方式。該芯片工作在300 450 MHz頻段；具有FSK和OOK調(diào)制和解調(diào)能力，抗干擾能力強(qiáng)；頻率穩(wěn)定性好；具有較小的發(fā)射功率，最大發(fā)射功率達(dá)0. 18mff ;1. 9 3. 6V低工作電壓；功耗低，發(fā)射時(shí)電流11. 6mA，發(fā)射待機(jī)狀態(tài)僅為0. 8 ii A(工作溫度在125°C )。如圖3所示，103493芯片中，引腳3郵冊(cè)引腳)接3V高電平，表示系統(tǒng)發(fā)射頻率為434MHz，用于選擇工作頻率；引腳14(M0DE引腳)接高電平，表示系統(tǒng)選擇FSK調(diào)制模式。FSK調(diào)制方式定義為一個(gè)信號(hào)的兩個(gè)不同的頻移值分別表示數(shù)字高、低兩種電平。[0030]由于MC33493工作電平最大為3V，而微控制器AT89C2051工作電平最大為5V，要實(shí)現(xiàn)連接就必須進(jìn)行電平轉(zhuǎn)換。系統(tǒng)供電為5V，通過(guò)電平轉(zhuǎn)換電路為MC33493芯片供電。芯片MC33493通過(guò)電平轉(zhuǎn)換芯片與單片機(jī)相連，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的雙向傳送。它與AT89C2051單片機(jī)及射頻接收器一起構(gòu)成無(wú)線數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)。射頻接收器一般采用MC33594芯片，具體電路圖參照?qǐng)D4。進(jìn)一步，所述ABS系統(tǒng)40包括ABS控制器41，所述ABS控制器41連接有用于在輪胎壓力或者溫度超過(guò)閾值時(shí)進(jìn)行報(bào)警的故障報(bào)警模塊42。當(dāng)ABS控制器41接收到來(lái)自輪速傳感器50的數(shù)據(jù)信號(hào)后，經(jīng)過(guò)內(nèi)部的運(yùn)算器對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，將處理后得出的輪胎壓力數(shù)據(jù)與程序設(shè)定的輪胎壓力閾值進(jìn)行比較，若超出閾值，則通過(guò)故障報(bào)警模塊42進(jìn)行報(bào)警。ABS控制器41還可以通過(guò)射頻接收器30接收TPMS傳感器單元檢測(cè)到的各輪胎內(nèi)部的壓力數(shù)據(jù)和溫度數(shù)據(jù)，將通過(guò)無(wú)線通信獲取上述的壓力數(shù)據(jù)和溫度數(shù)據(jù)與程序設(shè)定的閾值進(jìn)行比較以達(dá)到在汽車輪胎工作發(fā)生故障時(shí)及時(shí)報(bào)警的目的。這樣，本實(shí)用新型輪胎壓力監(jiān)測(cè)系統(tǒng)既可以通過(guò)輪速傳感器50獲取輪胎壓力數(shù)據(jù)，又可以通過(guò)無(wú)線通信從TPMS傳感 器單元獲取輪胎內(nèi)的壓力、溫度等參數(shù)數(shù)據(jù)，可以保障輪胎壓力監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的可靠性和安全性。優(yōu)選的，所述故障報(bào)警模塊42為指示燈或者蜂鳴器，例如可以通過(guò)指示燈以特定的閃碼來(lái)提示胎壓報(bào)警，胎壓報(bào)警數(shù)據(jù)則可以存儲(chǔ)在ABS控制器的內(nèi)部存儲(chǔ)器中，ABS系統(tǒng)則控制汽車的制動(dòng)機(jī)構(gòu)根據(jù)故障信號(hào)進(jìn)行制動(dòng)操作，確保在汽車輪胎的胎壓過(guò)大或者胎內(nèi)溫度過(guò)高時(shí)強(qiáng)制制動(dòng)，以保障行車安全。以上是對(duì)本實(shí)用新型的較佳實(shí)施進(jìn)行了具體說(shuō)明，但本實(shí)用新型創(chuàng)造并不限于所述實(shí)施例，熟悉本領(lǐng)域的技術(shù)人員在不違背本實(shí)用新型精神的前提下還可以作出種種的等同變形或替換，這些等同的變形或替換均包含在本申請(qǐng)權(quán)利要求所限定的范圍內(nèi)。
權(quán)利要求1.一種基于ABS的輪胎壓力監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，包括用于檢測(cè)輪胎內(nèi)的壓力和溫度的TPMS傳感器單元(10)，所述TPMS傳感器單元(10)連接有一射頻發(fā)射器(20)，其特征在于還包括用于檢測(cè)車輪轉(zhuǎn)速的輪速傳感器(50)，所述輪速傳感器(50)通過(guò)數(shù)據(jù)線連接有ABS系統(tǒng)(40)，所述ABS系統(tǒng)(40)還連接有一用于接收來(lái)自TPMS傳感器單元(10)的檢測(cè)數(shù)據(jù)的射頻接收器(30)。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種基于ABS的輪胎壓力監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，其特征在于所述TPMS傳感器單元(10 )包括壓力傳感器(11)和溫度傳感器(12 )，所述壓力傳感器(11)和溫度傳感器(12)連接有一傳感器處理芯片(13)，所述傳感器處理芯片(13)的數(shù)據(jù)端口與所述射頻發(fā)射器(20)連接。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種基于ABS的輪胎壓力監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，其特征在于所述射頻發(fā)射器(20)連接有天線，所述天線位于車輪輪轂內(nèi)靠近氣門咀的位置，所述天線為螺旋天線。
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種基于ABS的輪胎壓力監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，其特征在于所述ABS系統(tǒng)(40)包括ABS控制器(41)，所述ABS控制器(41)連接有用于在輪胎壓力或者溫度超過(guò)閾值時(shí)進(jìn)行報(bào)警的故障報(bào)警模塊(42)。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種基于ABS的輪胎壓力監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，其特征在于所述故障報(bào)警模塊(42)為指示燈或者蜂鳴器。
6.根據(jù)權(quán)利要求I至5任一項(xiàng)所述的一種基于ABS的輪胎壓力監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，其特征在于所述射頻發(fā)射器(20)通過(guò)信號(hào)轉(zhuǎn)發(fā)器與射頻接收器(30)之間進(jìn)行無(wú)線通信。
專利摘要本實(shí)用新型公開(kāi)了一種基于ABS的輪胎壓力監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，包括用于檢測(cè)輪胎內(nèi)的壓力和溫度的TPMS傳感器單元，所述TPMS傳感器單元連接有一射頻發(fā)射器，還包括用于檢測(cè)車輪轉(zhuǎn)速的輪速傳感器，所述輪速傳感器通過(guò)數(shù)據(jù)線連接有ABS系統(tǒng)，所述ABS系統(tǒng)還連接有一用于接收來(lái)自TPMS傳感器單元的檢測(cè)數(shù)據(jù)的射頻接收器。本實(shí)用新型將ABS系統(tǒng)和TPMS系統(tǒng)有機(jī)結(jié)合在一起，通過(guò)多種方式獲取輪胎內(nèi)壓力數(shù)據(jù)，既有效解決了高頻無(wú)線通信容易受阻受干擾的問(wèn)題，又提高了整個(gè)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的可靠性。并且，本實(shí)用新型輪胎壓力監(jiān)測(cè)系統(tǒng)基于ABS和TPMS的結(jié)合，可以方便地為原先裝有ABS系統(tǒng)的汽車升級(jí)，應(yīng)用范圍廣泛。
文檔編號(hào)B60C23/02GK202491645SQ20122008406
公開(kāi)日2012年10月17日 申請(qǐng)日期2012年3月8日 優(yōu)先權(quán)日2012年3月8日
發(fā)明者石慶生, 羅叔清, 鐘銳燊, 龍?jiān)?申請(qǐng)人:廣州市科密汽車制動(dòng)技術(shù)開(kāi)發(fā)有限公司