无源车辆轮胎压力监测系统及其使用方法技术方案

本发明专利技术为无源车辆轮胎压力监测系统及其使用方法，系统包括中央模块、至少一个安装于轮胎的轮胎模块和与之相配的固装于其挡灰板的无线供电器，中央模块和有总线地址标识符的各无线供电器经总线连接，无线供电器和轮胎模块经低频磁链路连接，轮胎模块和中央模块由射频无线连接。其使用方法为中央模块经总线依次向无线供电器发送带地址标识符的供电命令，无线供电器对相配的轮胎模块供电，轮胎模块得电后检测轮胎压力并发射，中央模块接收轮胎模块发射的信息并进行轮胎状态的判断与异常状态的报警和显示。本发明专利技术的轮胎模块为无源器件，接收空间磁能即可工作，寿命长，性能稳定，环保无污染，便于安装、调试和维护，轮胎信息定位准确可靠。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及车辆状态的实时监测
，具体为一种无源车辆轮胎压 力监测系统及其使用方法。(二)
技术介绍
为了确保行车安全，车辆行驶时需要实时地对轮胎气压进行自动监测， 对轮胎漏气造成的低胎压和高温高速旋转造成的高胎压等异常状态进行预警，防止爆胎事故的发生，这就是车辆轮胎压力监测系统，即Tire Pressure Monitoring System,简称TPMS。目前的车辆轮胎压力监测系统主要是有源的，它由安装在各个轮胎内的 轮胎模块和安装在车内驾驶室的中央模块构成，轮胎模块主要由轮胎压力传 感器、微控制器和无线发射器组成，中央模块主要由无线接收器、微控制器 和报警显示单元组成。这种有源车辆轮胎压力监测系统的轮胎模块采用一次 性电池供电，因此不可避免地带来一些弊端(1) 电池的寿命有限，限制了轮胎模块的使用寿命。(2) 气温过低或过高时，电池的容量发生变化，轮胎模块的稳定性和可 靠性随之下降。(3) 为了保证电池有5到10年的使用寿命， 一次性电池的体积和重量 较大，使轮胎模块的体积和重量增大，增加了轮胎旋转的动态载荷，易破坏 轮胎的动态平衡。(4) 废弃的电池会导致环境污染。此外，车辆轮胎压力监测系统的中央模块对于多个轮胎模块发送的监测 信号需要具备自动识别定位的功能。目前的有源车辆轮胎压力监测系统，在 初始安装时，在车辆轮胎压力监测系统的中央模块将轮胎的定位信息与轮胎 模块的地址标识符信息对应起来，这样，中央模块根据接收到的轮胎模块的 地址标识符信息就可以进行轮胎模块的定位，当轮胎模块更换时，需要在车 辆轮胎压力监测系统的中央模块重新进行轮胎模块地址标识符信息的输入和 轮胎定位信息的设置，否则中央模块就无法将接收到的轮胎压力测量信号与轮胎的位置正确对应起来，造成监测失误，但重新设置定位信息的操作非常 复杂繁琐。
技术实现思路
本专利技术的目的是设计一种，本 系统利用无线供电器对轮胎模块进行供电，实现轮胎模块的无源无线工作。 本专利技术设计的无源车辆轮胎压力监测系统包括一个中央模块、至少一个轮胎模块，轮胎模块和中央模块之间通过射频无线连接；中央模块包括中央微控制器、存储器、键盘、报警显示单元和射频接收器，中央微控制器与存 储器、键盘、报警显示单元和射频接收器相连，车辆电源电路与中央微控制 器相接为之供电。轮胎模块包括轮胎微控制器、轮胎压力传感器、射频发射 器，轮胎微控制器与轮胎压力传感器、射频发射器相连。轮胎模块的轮胎微控制器读取轮胎压力传感器所测轮胎压力数据，通过射频发射器将数据无线发射给中央模块；中央模块的键盘输入的轮胎压力安 全范围存于存储器内。中央微控制器通过射频接收器接收轮胎模块的数据， 与存储器内的轮胎压力安全范围数据比较分析，当出现异常时，发送指令给 报警显示单元报警。本系统的特征在于中央模块还有连接于中央微控制器的总线通讯单元，中央模块通过总线与各轮胎模块一一对应的无线供电器相连。各无线供电器 配置有总线地址标识符，通过键盘输入存储于中央模块的存储器，每个轮胎 模块还配置有感应电源单元。无线供电器和与之距离最近的、与之相配的轮 胎模块通过低频磁链路连接。轮胎模块的轮胎微控制器、轮胎压力传感器和 射频发射器与感应电源单元相连，由感应电源单元提供电源。无线供电器与轮胎模块相配，包括供电微控制器、供电总线通讯单元和 低频供电单元，供电微控制器与供电总线通讯单元、低频供电单元相连，车 辆电源电路与供电微控制器相接为之供电。无线供电器的供电微控制器接收供电总线通讯单元通过总线接收的中央 模块的命令，该命令中包含某一个无线供电器的总线地址标识符信息。当接 收的命令中总线地址标识符与本无线供电器的总线地址标志符相符时，供电 微控制器接收该命令并向其低频供电单元发送启动/停止供电命令，并通过其 供电总线通讯单元经总线向中央模块发送本无线供电器的供电工作状态信息 及总线地址标识符信息。低频供电单元主要由低频驱动电路和低频天线组成，低频供电单元在启动供电命令下通过低频天线向空间发射交变磁场，为与之 相配的轮胎模块提供能量。低频供电单元在供电微控制器的停止供电命令下 停止向外发射交变磁场。轮胎模块的感应电源单元主要由感应线圈、整流电路、滤波电路及稳压 电路组成，感应线圈接收与之相配的无线供电器发射到空间的磁能并转换为 电能后，经过滤波、整流和稳压后存储，当存储电能电压达到轮胎模块工作 电压后，为轮胎微控制器、轮胎压力传感器和射频发射器提供直流电压进行 数据测量和发送。当与之相配的无线供电器停止发射交变磁场，该轮胎模块 停止工作。本模块还可有轮胎温度传感器、和/或轮胎加速度传感器、和/或 电压传感器，均与轮胎微控制器相连。中央微控制器的总线通讯单元还通过总线连接各车载检控装置；或者中 央微控制器连接其它的配套总线通讯单元经其它总线与各车载检控装置连接；车载检控装置包括车速检测装置、和/或车载重量检测装置、和/或紧急 制动系统、和/或发动机故障诊断单元和/或车辆仪表面板。 本专利技术设计的无源车辆轮胎压力监测系统使用方法如下 如上所述的本专利技术的无源车辆轮胎压力监测系统安装于车辆上，中央模 块安装于驾驶室内，轮胎模块安装于轮胎，可以固装于轮胎气门嘴部位或固 装于轮毂，无线供电器安装于与之相配的轮胎模块所处轮胎上方的挡灰板， 中央模块通过总线和各无线供电器相连，中央模块的中央微控制器和无线供 电器的供电微控制器与车辆电源电路相连接。 运行步骤为步骤1，车辆点火开关闭合，中央模块的中央微控制器和无线供电器的供电微控制器进行初始化，轮胎模块和无线供电器的个数为n，定义变量i， 初始化i二l;步骤2，中央模块的中央微控制器扫描键盘，判断是否有键盘输入，当 有键盘输入时，根据存储器存储的轮胎压力安全范围数据标识判断输入是否 为轮胎压力安全范围数据，当键盘输入是轮胎压力安全范围数据时，将键盘 输入内容存入存储器，当键盘输入不是轮胎压力安全范围数据时，根据存储 器存储的无线供电器总线地址标识符标识判断键盘输入是否是无线供电器总 线地址标识符信息，当键盘输入为无线供电器总线地址标识符信息时，将键 盘输入信息存入存储器，然后进入步骤3，其它情况下直接进入步骤3;步骤3，中央模块的中央微控制器通过总线向无线供电器发送启动供电命令，该命令包含第i个无线供电器的总线地址标识符信息，然后中央微控制器进入总线信息接收状态；步骤4，各无线供电器通过总线接收启动供电命令并判断其中的总线地 址标识符是否与本总线地址一致，第i个无线供电器得到与本身地址一致的 命令开始对第i个轮胎模块进行供电，同时通过总线向中央模块发送本无线 供电器工作状态信息，该工作状态信息包含本无线供电器的总线地址标识符 信息，其它的无线供电器判断命令中的总线地址标识符与本总线地址不同， 不启动供电动作；步骤5，中央模块通过总线接收第i个无线供电器的供电工作状态信息， 然后进入轮胎状态信息无线接收状态，第i个轮胎模块得到供电后进行轮胎 压力状态的测量并无线发射测量数据；步骤6，中央模块无线接收第i个轮胎模块发送的轮胎压力测量信息并 进行轮胎状态的判断，当轮胎状态异常时进行报警和显示，当轮胎状态正常 时进行轮胎状态测量信息的显示；步骤7，中央模块的中央微控制器通过总线向各无线本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种无源车辆轮胎压力监测系统，包括一个中央模块、至少一个轮胎模块，轮胎模块和中央模块之间通过射频无线连接；中央模块包括中央微控制器、存储器、键盘、报警显示单元和射频接收器，中央微控制器与存储器、键盘、报警显示单元和射频接收器相连，车辆电源电路与中央微控制器相接；轮胎模块包括轮胎微控制器、轮胎压力传感器、射频发射器，轮胎微控制器与轮胎压力传感器、射频发射器相连；其特征在于：　中央模块还有连接于中央微控制器的总线通讯单元，中央模块通过总线与各轮胎模块一一对应的无线供电器相连；各无线供电器配置有总线地址标识符，通过键盘输入存储于中央模块的存储器，每个轮胎模块还配置有感应电源单元；无线供电器和与之距离最近的、与之相配的轮胎模块通过低频磁链路连接；　轮胎模块的轮胎微控制器、轮胎压力传感器和射频发射器与感应电源单元相连；无线供电器与轮胎模块相配，包括供电微控制器、供电总线通讯单元和低频供电单元，供电微控制器与供电总线通讯单元、低频供电单元相连，车辆电源电路与供电微控制器相接。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：张向文，葛清志，许勇，
申请(专利权)人：桂林电子科技大学，
类型：发明
国别省市：45[中国|广西]