[發明專利]一種極超前預警輪胎爆胎危險的監測裝置及方法

在審

• 申請號: 202111207257.0
• 申請日: 2021-10-15
• 公開（公告）號: CN113858893A
• 公開（公告）日: 2021-12-31
• 發明（設計）人: 張明偉;袁國濤;司鳳娟;衛俊;楊坤;王國柱
• 申請（專利權）人: 中國礦業大學
• 主分類號: B60C23/00
• 分類號: B60C23/00
• 代理公司: 北京喆翙知識產權代理有限公司 11616
• 代理人: 范國剛

1.一種極超前預警輪胎爆胎危險的監測裝置及方法，其特征在于，本監測裝置主要由“三大核心硬件模塊、四類信號解析算法”組成，三大核心硬件模塊包括傳感器模塊、信號采集與緩存模塊、信號處理與預警模塊；傳感器模塊包含震動傳感器、麥克風音頻傳感器和測速計，分別安裝在距離輪胎軸承最近、最易于安裝、不繞線、不影響其它部件正常工作的汽車底盤固定點位上；信號采集與緩存模塊安裝在車輛駕駛艙內、便于放置的空位上；信號處理與預警模塊，兼具信號圖形實時顯示功能，也安裝在車輛駕駛艙內、便于放置的空位上；傳感器模塊實時連續感應輪胎與接觸物體之間產生的震動信號、音頻信號及瞬時轉速，信號采集與緩存模塊捕捉傳感器感應到的這些胎噪信號，并將其上傳至信號處理與預警模塊；信號處理與預警模塊將獲取到的信號進行實時處理，并把處理結果實時顯示出來，對于吻合異常特征與異常工況判據的運行狀況進行實時預警；四類信號解析算法包括頻譜分析法、振鈴分析法、SVT分析法、當量對比分析法，這些算法均融合在信號處理與預警模塊的內嵌軟件系統中。

2.根據權利要求1所述的一種極超前預警輪胎爆胎危險的監測裝置及方法，其特征在于，本發明實現輪胎爆胎現象的極超前監測預警是基于震動傳感器、麥克風音頻傳感器、測速計這三類傳感器來實現的；這三種傳感器可以同時使用，也可以由其中的兩種來組合使用，也可以單獨使用；用戶根據需要和使用喜好自由切換選擇使用的傳感器類型和信號處理方法，解析方法越多，可靠性越高。

3.根據權利要求1所述的一種極超前預警輪胎爆胎危險的監測裝置及方法，其特征在于：所述系統整體架構分為兩種模式，第一種系統架構是本發明的常規通用模式，適用于四輪車輛，幾乎滿足所有四輪車輛的使用需求，每套系統包含4個震動傳感器、4個音頻傳感器、4個測速計，共12個通道，1個震動傳感器、1個音頻傳感器、1個測速計組成1組，配對使用，對應于1個輪胎，每套系統默認可用于4個輪胎的安裝；第二種系統架構是本發明的非通用模式，適用于單輪或多輪車輛，接口數量可變，為1、2、3、4、6、8、…，1個震動傳感器、1個音頻傳感器、1個測速計組成1組，配對使用，對應于車輛的1個輪胎，根據車輛實際輪胎數量，自由搭配使用，有幾個輪胎需要做防爆胎實時預警監測就安裝幾組；上述兩種模式中，信號采集與緩存模塊和信號處理與預警模塊這兩個模塊可以獨立存在，也可以融合為功能兼具的一個模塊。

4.根據權利要求1所述的一種極超前預警輪胎爆胎危險的監測裝置及方法，其特征在于，本發明通過對汽車輪胎在轉動狀態下傳感器實時、連續、同步捕捉的輪胎對地接觸產生的震動信號、音頻信號、轉速等信息采用頻譜分析、振鈴分析、SVT分析、當量對比等多種內嵌的信號處理算法對震動信號、音頻信號進行深度解析，獲得相關的頻譜參量、振鈴數參量、速度參量、時差參量、振幅峰谷參量等物理量，使多種信號解析出來的結果進行相互比對驗證，實現防爆胎超前預警的高可靠性。

5.根據權利要求1所述的一種極超前預警輪胎爆胎危險的監測裝置及方法，其特征在于：按照輪胎規格來界定，本發明適用于各種規格的充氣輪胎；按照行駛狀態來界定，本發明適用于正常行駛狀態且與地面接觸的輪胎，而非靜止狀態的輪胎；按照路面硬度來界定，本發明廣泛適用于混凝土路面、柏油路面等硬質和中等硬質路面，對于土路、石子路等軟質路面的適用性較低，即，路面越硬，本系統越為適用；按照路面力學特性來界定，本發明廣泛適用于剛性路面和半剛性路面，在一定程度上適用于柔性路面；按照輪胎附著異物數量來界定，本發明廣泛適用于輪胎上附著有多個異物的工況。

6.根據權利要求1所述的一種極超前預警輪胎爆胎危險的監測裝置及方法，其特征在于：本發明可以在輪胎軋上鋼釘、鐵片、石粒等異物的非常短的時間內，就能實時預警輪胎上的異物，無需等到異物把輪胎扎破后氣壓發生變化才做出響應，預警效果要完全超前于以胎壓變化監測為目標的防爆胎系統，具有極超前預警特征和極高準確度；不僅可以對輪胎爆胎進行預警，還可對輪胎附著異物進行分析評估，評估異物的數量、方位、類型等屬性，方便駕乘人員及時清理異物，以防有異物存在但不知道而導致的潛在爆胎危險，及時保障司機、乘客、物資、車輛等的安全，降低事故率。