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智慧轮胎管理系统、汽车以及方法

阅读：428发布：2020-05-08

专利汇可以提供智慧轮胎管理系统、汽车以及方法专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且本申请公开了一种智慧轮胎管理系统、汽车以及方法。智慧轮胎管理系统包括：轮胎系统传感器，用于采集轮胎及其周围环境的数据；轮胎特征标志，用于表征轮胎信息；轮毂特征标志，用于表征轮毂信息；车辆特征标志，用于表征车辆信息；轮胎控制模块，用于控制所述智慧轮胎管理系统；信号模块，用于与CAN总线进行通讯；以及输出模块，用于输出所述智慧轮胎管理系统的信息。根据本发明的智慧轮胎管理系统能够监控轮胎在全生命周期的运行状态。，下面是智慧轮胎管理系统、汽车以及方法专利的具体信息内容。

权利要求

1.一种智慧轮胎管理系统，其特征在于，所述智慧轮胎管理系统包括：
轮胎系统传感器，用于采集轮胎及其周围环境的数据；
轮胎特征标志，用于表征轮胎信息；
轮毂特征标志，用于表征轮毂信息；
车辆特征标志，用于表征车辆信息；
轮胎控制模块，用于控制所述智慧轮胎管理系统；
信号模块，用于与CAN总线进行通讯；以及
输出模块，用于输出所述智慧轮胎管理系统的信息。
2.根据权利要求1所述的智慧轮胎管理系统，其特征在于，所述智慧轮胎管理系统包括扫描模块，用于识别所述轮胎特征标志、所述轮毂特征标志和所述车辆特征标志。
3.根据权利要求1所述的智慧轮胎管理系统，其特征在于，所述信号模块能够从CAN总线获取以下信号中的一种或多种：车辆里程信号、轮速信号、环境温度信号、GPS信号，空气弹簧悬架位移信号、发动机点火信号以及驱动电机信号等。
4.根据权利要求1所述的智慧轮胎管理系统，其特征在于，所述智慧轮胎管理系统包括车联网系统。
5.根据权利要求1所述的智慧轮胎管理系统，其特征在于，所述智慧轮胎管理系统包括大数据管理系统，其能够从所述车联网系统采集信息并且对所采集的信息进行处理。
6.根据权利要求1所述的智慧轮胎管理系统，其特征在于，所述输出模块包括显示器，用于显示所述智慧轮胎管理系统的信息。
7.根据权利要求1所述的智慧轮胎管理系统，其特征在于，所述输出模块包括交互终端，用于与人员的交互。
8.根据权利要求1所述的智慧轮胎管理系统，其特征在于，所述轮胎系统传感器包括外壳、电池模块、PCB板、低频模块、无线模块、晶振以及MCU。
9.一种汽车，其特征在于，其包含有根据权利要求1至8中任一项所述的智慧轮胎管理系统。
10.一种利用根据权利要求1至8中任一项所述的智慧轮胎管理系统对轮胎进行管理的方法，其特征在于，监控轮胎在全生命周期的运行状态。

说明书全文

智慧轮胎管理系统、汽车以及方法

技术领域

[0001] 本发明涉及汽车领域，具体而言，涉及一种智慧轮胎管理系统、带有这样的智慧轮胎管理系统的汽车以及利用这样的智慧轮胎管理系对轮胎进行管理的方法。

背景技术

[0002] 随着汽车工业的发展，越来越多的人关注汽车的驾驶安全，舒适，便捷和娱乐性，特别是自动驾驶技术的发展，促使人们对车辆的安全度要求越来越高。轮胎系统作为车辆上唯一与地面接触的零件，整车重量集中到四个轮胎接地印迹上，因此轮胎的行驶安全对车辆行驶的主动安全有重大意义，轮胎性能监控对车辆性能有不可替代的重大意义。

[0003] 行业现有技术中仅为简单的胎压信息指标监控，无法全面判断轮胎在行车过程中和车辆静止下的状态。所以，很有必要针对包括在轮胎全生命周期中有关车辆安全，舒适性、操控性等相关的气压，温度，路面环境等指标进行充分研究，为轮胎安全做出决策并提醒或警示车辆拥有者或使用者。

发明内容

[0004] 本发明提出一种智慧轮胎管理系统，其能够监控轮胎在全生命周期的运行状态。

[0005] 根据本发明一个方面提出的智慧轮胎管理系统，包括：轮胎系统传感器，用于采集轮胎及其周围环境的数据；
轮胎特征标志，用于表征轮胎信息；
轮毂特征标志，用于表征轮毂信息；
车辆特征标志，用于表征车辆信息；
轮胎控制模块，用于控制所述智慧轮胎管理系统；
信号模块，用于与CAN总线进行通讯；以及
输出模块，用于输出所述智慧轮胎管理系统的信息。

[0006] 根据本发明一个方面提出的智慧轮胎管理系统，所述智慧轮胎管理系统包括扫描模块，用于识别所述轮胎特征标志、所述轮毂特征标志和所述车辆特征标志。

[0007] 根据本发明一个方面提出的智慧轮胎管理系统，所述信号模块能够从CAN总线获取以下信号中的一种或多种：GPS信号、轮速信号、环境温度信号、空气弹簧悬架位移信号、发动机启停信号以及驱动电机信号等。

[0008] 根据本发明一个方面提出的智慧轮胎管理系统，所述智慧轮胎管理系统包括车联网系统。

[0009] 根据本发明一个方面提出的智慧轮胎管理系统，所述智慧轮胎管理系统包括云数据管理系统，其能够从所述车联网系统采集信息并且对所采集的信息进行处理。

[0010] 根据本发明一个方面提出的智慧轮胎管理系统，所述输出模块包括显示器，用于显示所述智慧轮胎管理系统的信息。

[0011] 根据本发明一个方面提出的智慧轮胎管理系统，所述输出模块包括交互终端，用于与人员的交互。

[0012] 根据本发明一个方面提出的智慧轮胎管理系统，所述输出模块包括移动终端，用于与人员的交互。

[0013] 根据本发明一个方面提出的智慧轮胎管理系统，所述轮胎系统传感器包括外壳、电池模块、PCB板、低频模块、无线模块、晶振以及MCU。

[0014] 此外，本发明提出一种带有这样的智慧轮胎管理系统的汽车。由于该汽车带有根据本发明的智慧轮胎管理系统，因此能够具有如上面所述的优点。

[0015] 此外，本发明提出一种利用这样的智慧轮胎管理系统对轮胎进行管理的方法，监控轮胎在全生命周期的运行状态。由于该方法利用根据本发明的智慧轮胎管理系统，因此能够具有如上面所述的优点。附图说明

[0016] 参照附图来说明本发明的公开内容。应当了解，附图仅仅用于说明目的，而并非意在对本发明的保护范围构成限制。在附图中，除非另有说明，相同的附图标记用于指代相同的部件。其中：图1示意性显示了根据本发明一个实施方式提出的智慧轮胎管理系统的结构框架图；
图2示意性显示了根据本发明一个实施方式提出的智慧轮胎管理系统中的轮胎系统传感器的结构框架图。

具体实施方式

[0017] 容易理解，根据本发明的技术方案，在不变更本发明实质精神下，本领域的一般技术人员可以提出可相互替换的多种结构方式以及实现方式。因此，以下具体实施方式以及附图仅是对本发明的技术方案的示例性说明，而不应当视为本发明的全部或者视为对本发明技术方案的限定或限制。

[0018] 在下面的描述中，为不同构造的实施例描述了各种参数和部件，这些具体的参数和部件仅作为示例而不对本申请的实施例做出限制。

[0019] 根据本发明的一实施方式，智慧轮胎管理系统包括：轮胎系统传感器，用于采集轮胎及其周围环境的数据；轮胎特征标志，用于表征轮胎信息；轮毂特征标志，用于表征轮毂信息；车辆特征标志，用于表征车辆信息；轮胎控制模块（例如智慧轮胎车载控制模块），用于控制所述智慧轮胎管理系统；信号模块，用于与CAN总线进行通讯；以及输出模块，用于输出所述智慧轮胎管理系统的信息。智慧轮胎管理系统包括扫描模块，用于识别所述轮胎特征标志、所述轮毂特征标志和所述车辆特征标志。信号模块能够从CAN总线获取以下信号中的一种或多种：车辆里程信号、轮速信号、温度信号、空气弹簧悬架位移信号、发动机点火信号以及驱动电机信号。智慧轮胎管理系统包括车联网系统。智慧轮胎管理系统包括云数据管理系统，其能够从所述车联网系统采集信息并且对所采集的信息进行处理。输出模块包括显示器，用于显示所述智慧轮胎管理系统的信息。输出模块包括交互终端，用于与人员的交互。轮胎系统传感器包括外壳、电池模块、PCB板、低频模块、无线模块、晶振以及MCU（微控制器）。

[0020] 根据本发明的一实施方式，智慧轮胎管理系统主要由以下全部或部分模块组成：轮胎系统传感器；轮胎RFID芯片或轮胎一维码（也即轮胎特征标志）；轮毂一或二维码（也即轮毂特征标志）；车辆标签（也即车辆特征标志）；终端扫描模块；智慧轮胎车载控制模块；
CAN总线及相关CAN信号；车联网系统；云端大数据管理系统；终端交互/显示模块（也即交互终端/显示器），包括但不限于仪表盘，中控显示屏，移动端APP或显示软件。智慧轮胎管理系统的结构框架图如图1所示。

[0021] 图2显示了轮胎系统传感器的结构框架图。所述轮胎系统传感器包括：外壳结构，有源/无源电池模块、PCB板，低频模块，天线/蓝牙模块，晶振，MCU。外壳能够为内部的电子元器件隔离水、灰尘、静电等，同时能够使内部元器件避免直接的机械冲击。电池能够为MCU供电，电池的电量对发射机的使用寿命有很大的影响，有源电池模块为纽扣电池供电方式，无源电池模块为自发电模式，能根据轮胎旋转过程中产生电能从而为传感器供电。PCB板为固定元器件并提供可靠的电器连接。低频模块能够响应低频信号，并将其传送给MCU。天线/蓝牙模块（也即无线模块），能够将MCU传输过来的数据通过无线短波方式或蓝牙方式发送出去。晶振为MCU提供了外部时钟，通过配置MCU的寄存器，可以确定发射机发送的RF信号的中心频率和波特率等参数。MCU是一种高度集成的MCU，集成了MCU、射频模块、压力传感器、温度传感器和X/Y/Z向加速度传感器，位移传感器等多种传感器。通过将固件嵌入到MCU中，可以实现采集压力、温度、加速度数据，做相应的处理，并通过射频模块发送出去。

[0022] 轮胎RFID芯片或轮胎一维码为轮胎生产企业为每一条轮胎编码的身份表示，内含轮胎品牌，规格，花纹，沟深，生产日期，生产工厂，质量等级等信息。轮毂一维码或二维码为轮毂生产企业为每个轮毂编码的身份表示，内含轮毂品牌，规格，生产日期，生产工厂，质量等级等信息。车辆标签包含所属车辆的制造工厂，车架号，发动机号，车辆品牌，名称，型号等信息。终端扫描模块用来扫描轮胎RFID，轮胎一维码，轮毂一/二维码，车辆标签相关信息，或通过手动输入将以上信息传输给车载智慧轮胎控制模块进行记录。

[0023] 智慧轮胎车载控制模块，通过终端扫描模块输入的信息获取轮胎信息，轮毂信息，轮胎系统传感器身份信息，车辆信息并进行绑定，通过射频/蓝牙无线方式获取轮胎系统传感器发送的气压，温度，加速度等信号，以及通过车辆CAN总线获取GPS信号，轮速信号，车辆某时刻点里程信号，环境温度信号，空气弹簧悬架位置传感器，发动机点火信号/新能源电机驱动系统启停信号，时钟信号等，通过系统运算，得出轮胎系统的实时信息，并按需将相关信息发送到CAN总线。

[0024] CAN总线作为信号传递通道，承担智慧轮胎车载控制系统进行信号传输与读取通道功能。车联网是信息传输的巨大交互网络，承担信息传输通道。云端大数据管理系统通过车联网渠道获取装载智慧轮胎车载控制模块的车辆数据，同时获取车联网相关信息，进行云数据处理和分析，相关有价值的分析结果数据以指令信号形式通过车联网按需发送到装载智慧轮胎车载控制模块的车辆。终端交互/显示模块，包括但不限于仪表盘，中控显示屏，移动端APP或显示软件。终端显示模块通过CAN总线或车联网获取的信号转换为驾驶员或车主易识别信息通过文字，声音，振动等信号传递到终端交互/显示模块上。

[0025] 智慧轮胎车载控制模块能够通过终端交互/显示模块告知轮胎系统身份信息及其绑定信息，明白告知车主或驾驶员拥有或驾驶车辆的轮胎生产工厂，生产日期，产品质量水平，规格型号，花纹等信息，轮毂的生产工厂，生产日期，产品质量水平，规格型号，材料，工艺等信息，轮胎系统传感器的生产工厂，生产日期，质量水平，规格型号等信息。

[0026] 智慧轮胎车载控制模块能够通过终端交互/显示模块告知轮胎使用寿命及剩余寿命百分比，使用里程信息，告知车主或驾驶员及时更换轮胎。

[0027] 轮胎寿命模型，使用传感器检测并计算轮胎沟深信息，同时结合轮胎生产日期，建立轮胎老化，行驶里程，行驶地域，行驶环境，胎面磨耗模型，车主行驶风格统计，驾驶风格等建立寿命计算模型计算出轮胎剩余寿命。轮胎老化因素通过实验获取轮胎老化时长，轮胎系统传感器获取车辆静置时间段来建立老化模型；通过轮胎磨耗实验建立日常客户使用里程与前驱/后驱传统汽车，新能源车的前、后轮磨耗模型，使用轮胎系统传感器获取轮胎行驶里程，结合驾驶人员驾驶风格，车辆行驶环境数据统计分析，以此判断轮胎剩余行驶里程，同时结合终端扫描设备或客户异常使用输入相结合，通过终端交互/显示模块告知客户轮胎寿命。

[0028] 智慧轮胎车载控制模块通过车联网相关应用软件获取驾驶习惯数据，或者驾驶员通过终端交互/显示模块输入期望车辆偏向舒适性或操控性模式，默认状态为舒适性，系统内设置舒适性和操控性两种模式不同的推荐气压值，通过终端交互/显示模块告知车主或驾驶员推荐气压值。

[0029] 智慧轮胎车载控制模块分别设置超过某一规定气压为高压标准值（不同车辆和轮胎规格对气压，温度感知度不同，需要具体到车型中进行实验，调校和迭代）；设置某一规定气压为较低压标准值，设置某一规定气压为低压标准值，设置某一轮胎温度为较高温标准值，设置规定胎体温度为高温标准值。同时通过实验建立轮胎系统传感器与胎体温度，环境温度关系模型。

[0030] 智慧轮胎车载控制模块判断轮胎高于某一设定高压标准值时，通过终端交互/显示模块警示驾驶员某一规定限速行驶并在规定时间内降低胎压，在Level2及以上级别车型限速行驶并通过终端交互/显示模块给出警告文字或声音信息并在规定时间内降低胎压；智慧轮胎车载控制模块判断轮胎低于设定较低压标准值时，通过终端交互/显示模块警示驾驶员限速行驶并在规定时间内补充胎压，在Level2及以上级别车型限速行驶并通过终端交互/显示模块给出警告文字或声音信息并在规定时间内补充胎压；
智慧轮胎车载控制模块判断轮胎低于低压标准值时，通过终端交互/显示模块警示驾驶员限速行驶并在规定时间内补充胎压，在Level2及以上级别车型限速行驶并通过终端交互/显示模块给出警告文字或声音信息并在规定时间内补充胎压；
智慧轮胎车载控制模块判断轮胎低于极低压标准值时，通过终端交互/显示模块警示驾驶员立即靠边停车并做出补充胎压/维修处理，在Level2及以上级别车型靠边停车并通过终端交互/显示模块给出警告文字或声音信息立即补充胎压/维修处理；
智慧轮胎车载控制模块判断轮胎高于较高温标准值时，通过终端交互/显示模块警示驾驶员限速行驶并在规定时间内休息使得胎体温度降低，在Level2及以上级别车型限速行驶并通过终端交互/显示模块给出警告文字或声音信息并在规定时间内休息使得降低胎体温度；
智慧轮胎车载控制模块判断轮胎高于高温标准值时，通过终端交互/显示模块警示驾驶员立即靠边停车并降低胎体温度，在Level2及以上级别车型靠边停车并通过终端交互/显示模块给出警告文字或声音信息需要降低胎体温度。

[0031] 智慧轮胎车载控制模块通过实验建立温度和胎压模型，并设置单位时间内泄露超过规定的漏气速率为慢漏气级别，超过一个更大规定漏气速率为快漏气级别。智慧轮胎管理系统通过换算到同一温度下判断不同时间内单位胎压值变化，当胎压未达到慢速漏气，但一段时间内出现慢速下降时，智慧轮胎车载控制模块能够通过终端交互/显示模块告知车主或驾驶员胎压泄露及下次预计充气时间段及提示轮胎可能需要维修或更换，使得驾驶员或车主合理安排充气时间。当智慧轮胎车载控制模块检测到单位时间内泄露超过慢漏气标准值时，告知轮胎漏气到安全气压时车辆可行驶时间并提示轮胎漏慢气需要维修或检查；智慧轮胎车载控制模块检测到单位时间内泄露超过快漏气级别，通过终端交互/显示设备警示客户靠边停车并立即修理轮胎/更换备胎等相关补救措施。

[0032] 智慧轮胎车载控制模块通过实验建立不同轮胎滚动半径下的轮速并建立关系模型，通过实验建立轮胎滑移率和轮速传感器关系模型，并设置合理高轮速信号值标准。当智慧轮胎车载控制模块通过CAN总线获得轮速传感器超过标准值时，同时判断胎压状态，判断轮胎处于极低气压，爆胎或打滑状态。智慧轮胎车载控制模块判断轮胎处于极低气压时，通过终端交互/显示模块报警通知驾驶员立即靠边停车，并进行充气/维修，在Level2及以上级别车型上靠边停车并通过终端交互/显示模块给出警告文字或声音信息立即充气/维修；智慧轮胎车载控制模块判断轮胎爆胎/异常时，通过终端交互/显示模块报警通知驾驶员立即靠边停车，并进行维修，在Level2及以上级别车型上立即靠边停车并通过终端交互/显示模块给出警告文字或声音信息立即维修；智慧轮胎车载控制模块判断轮胎处于打滑时，通过终端交互/显示模块报警通知驾驶员立即降低车速到车辆稳定状态，在Level3及以上级别车型上自动降低车速并通过终端交互/显示模块给出警告文字或声音信息提醒轮胎打滑状态。

[0033] 智慧轮胎车载控制系统获取轮胎系统传感器的加速度信号，经滤波处理后得到不同波形，波形较好则为平坦路面，如滤波后无法得到较好波形，则为颠簸路面。获取路面数据后，获取CAN总线上GPS等位置信息，通过系统数据处理后提供信息决策，并通过CAN总线和车联网发送到云端大数据管理系统，并进行运算后通过车联网下发到该地区附近所有装备智慧轮胎车载控制系统的车辆上。

[0034] 智慧轮胎车载控制模块能够在轮胎充气过程中通过声音提示充气已到设定标准值。当智慧轮胎车载控制模块遇到轮胎系统传感器发送的胎压信号达到胎压设定值时，传递信号给CAN总线，以驱动声音/灯光相关设备进行声音/灯光提示。

[0035] 智慧轮胎车载控制模块能够在轮胎，轮毂，轮胎系统传感器等零部件给更换时通过手动或自动匹配，自动定位车辆左右前后轮胎位置并进行记录保存。

[0036] 云端数据管理系统通过获取装有智慧轮胎车载控制模块的车辆相关数据，通过模型运算和云数据处理后，将关键信息，如轮胎-地面打滑，路面状态颠簸等指令信息通过车联网传输给该地区附近车辆上以提供驾驶帮助，同时收取地面，轮胎，车辆和底盘控制等相关参数信息进行数据处理获得相关PUMA数据。

[0037] 以上所述的仅是本发明的原理和示例，由于不同车型，不同车重及前后载荷分配比，不同规格轮胎和不同驱动方式车辆上轮胎的气压，温度对性能的影响不一样，需要进行整车匹配性试验和智慧轮胎管理系统软件更新迭代。应当指出，对于本领域的普通技术人员来说，在本发明原理的基础上，还可以做出若干其它变型，也应视为本发明的保护范围。

[0038] 根据本发明的智慧轮胎管理系统可以监控车辆上轮胎全生命周期的运行状态，可以应用到各类乘用车型上，并推广到商用车型和卡车上。云端数据管理系统可以收集同类型车辆的相关信息，通过云数据分析得出如轮胎寿命里程，轮胎-车辆匹配性能等数据库，可供轮胎，轮速传感器，制动系统，轮胎相关传感器研发企业，自动驾驶研发企业和整车研发企业进行研究。

[0039] 此外，根据本发明的智慧轮胎管理系统扩展了行业现有技术中仅有的胎压信息指标监控，全面判断轮胎在行车过程中和车辆静止下的状态。针对包括在轮胎全生命周期中有关车辆安全，舒适性、操控性等相关的气压，温度，路面环境等指标进行充分研究，为轮胎安全做出决策并提醒或警示车辆拥有者或使用者。

[0040] 同时根据本发明的智慧轮胎管理系统还增加了驾驶员或车主的易用性，仅仅通过仪表盘，中控屏或移动端APP等显示系统或设备就可与轮胎系统进行交互，使得轮胎信息及其性能能够更清晰呈现出来，使得轮胎系统不再是黑盒子。

[0041] 本发明还包括一种汽车，带有前述的任意一项或多项实施方式的智慧轮胎管理系统，其因此带有的技术特征以及具有的技术效果相应于前面的描述，故在此不再赘述。

[0042] 本发明还包括一种利用这样的智慧轮胎管理系统对轮胎进行管理的方法，监控轮胎在全生命周期的运行状态。由于该方法利用根据本发明的智慧轮胎管理系统，因此能够具有如上面所述的优点。此外，该方法带有的技术特征以及具有的技术效果可以参考前面的描述（特别是关于智慧轮胎车载控制模块的作用和功能的描述），故在此不再赘述。

[0043] 本发明的技术范围不仅仅局限于上述说明中的内容，本领域技术人员可以在不脱离本发明技术思想的前提下，对上述实施例进行多种变形和修改，而这些变形和修改均应当属于本发明的保护范围内。

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