[发明专利]基于三维压力检测的胎压检测装置

说明书

技术领域

本发明属于压力技术监测领域，涉及胎压传感器监测方向，具体涉及一种基于三维压力检测的胎压检测装置。

背景技术

胎压监测系统通过监视轮胎内压力的变化，通过预警来预防爆胎事故的发生，以保护车辆行驶的稳定和驾乘人员的安全。胎压监测传感器则是整个系统中的核心部件，其工作性能直接决定了监测系统的准确性和可靠性。按照配置情况，可将胎压传感器分为有源式和无源式两种。有源式传感器需要附带电池供电，以满足传感器工作的能量需要；无源式传感器则依赖外部能量耦合进行工作。

目前，市场上商用的胎压传感器都为有源式，即将压力传感器、电源、微型处理器、及无线通讯模块集成封装起来，安装于轮辋内或轮胎气嘴上。由于其在外部附加的安装方式，在轮胎维修、调换过程中容易造成气嘴或发射模块的损坏，使胎压监测系统失效。其次，由于不同轮辋的气门嘴安装角度在5-35度变化时，轮胎压力发射机也以相同的角度变化，其角度变化大小是±15度。但是，轮胎压力发射机的变化角度大，其天线在装配后的变化角度也大，在车轮的高速旋转下和轮辋侧边的压力均会形成接触式传感器的偏移量，导致压力传感器测量数据出现误差，灵敏度小于估计值，同时导致信号发射质量下降。

发明内容

根据以上现有技术的不足，本发明提出一种基于三维压力检测的胎压检测装置，通过在轮辋上设置多个胎压传感器，实时监测轮胎各点所受压力，并对胎压传感器进行改进，提高压力测量精度，解决了现有技术中胎压传感器测量精度低，提高测量精度，对轮胎的各点进行同时测量，及时发现胎压隐患。

为了实现上述目的，本发明采取的技术方案为：一种基于三维压力检测的胎压检测装置，所述装置包括控制器、天线和多个胎压传感器，胎压传感器通过绑带均匀对称地捆绑在轮辋的内表面，胎压传感器测量到待采集数据后传递信号到天线，天线无线连接控制器，胎压传感器是三维力压力传感器，传感器包括控制单元、与控制单元分别连接的X方向电容单元组和Y方向电容单元组，所述X方向电容单元组和Y方向电容单元组均包括电容单元模块，所述电容单元模块采用由两个以上的条状电容单元组成的梳齿状结构，每个条状电容单元包括上极板 的驱动电极和下极板的感应电极。

上述装置中，所述电容单元模块包括由两个以上宽度a₀长度b₀的条状电容单元组成的第一条状电容单元组和两个以上宽度ka₀长度b₀的条状电容单元组成的第二条状电容单元组。所述每个条状电容单元的驱动电极和感应电极宽度相同，驱动电极的长度大于感应电极长度，驱动电极长度两端分别预留左差位δ_左和右差位δ_右，b_0驱＝b_0感+δ_右+δ_左，其中，b_0驱为条状电容单元的驱动电极长度，b_0感为条状电容单元的感应电极长度；所述右差位δ左＝δ_右，且 其中d₀为条状电容单元介质厚度，G为弹性介质的抗剪模量，τ_max为最大应力值。所述梳齿状结构包括20个以上条状电容单元、与条状电容单元一一对应连接的引线，相邻两条状电容单元之间设有电极间距a_δ；所述平行板面积S＝M(a₀+2a_δ+ka₀)b₀/2，其中，M为条状电容单元数量，b₀为条状电容单元的长度，a₀条状电容单元的宽度。所述第一条状电容单元组和第二条状电容单元组的条状电容单元引线通过并联方式或者独立连接到控制单元。所述条状电容单元的宽度其中，d₀为介质厚度，E为弹性介质的杨氏模量，G为弹性介质的抗剪模量。所述第一条状电容单元组和第二条状电容单元组与控制单元之间分别设有中间变换器，中间变换器用于设置电压对电容或频率对电容的传输系数。

上述装置中，所述控制器包括数据统计单元、数据分析单元和异常数据单元，数据统计单元进行统计每个胎压传感器的检测数据并将数据进行分类，然后将分类后的数据传递到数据分析单元进行数据分析和相互比较，从而找到异常数据存入异常数据单元，控制器根据异常数据发送警报信号。所述绑带是混合结构，中间是粘性带，两侧是粗糙带。所述胎压检测装置还包括连接体，连接体可拆卸地连接在胎压传感器和轮胎上的气门嘴中间，安放天线的胎压传感器通过连体和轮胎气门嘴固定在一起，其余胎压传感器安置在轮辋上。