一种轮胎以及车辆的制作方法

本申请涉及胎压监测技术领域，特别是涉及一种轮胎以及车辆。

背景技术：

随着社会的发展，交通安全问题已经成为世界性的大问题，而汽车的安全性对人类生命财产的影响是不言而喻的，在汽车行驶过程中，时有发生轮胎突然爆胎容易导致汽车失控从而造成交通事故，因此汽车安全驾驶越来越受到重视。随着汽车技术的进步，汽车的安全也被细化，传统的被动安全已经远远不能避免交通事故发生，因此主动安全已越来越被大家所重视。胎压监测装置作为主动安全技术，国外已普遍应用，国内主机厂也纷纷在高配车型上配置胎压监测装置。现有的胎压监测装置多数需要锂电池等供电进行工作，且目前的胎压监测系统主要将压力传感器置于轮胎某一部位，未能实现轮胎周圈的全部压力监测。

技术实现要素：

为解决上述技术问题，本申请提供一种轮胎和带有这种轮胎的车辆，能够在无需外界供电的情况下检测轮胎的胎压，且可以全面反应轮胎的胎压变化。

为解决上述技术问题，本申请采用的一个技术方案是：提供一种轮胎，所述轮胎内部沿所述轮胎的周向分段设置多个压电薄膜传感器，每一所述压电薄膜传感器分别用于检测其所对应的所述轮胎的分段区域上的胎压信息。

本申请还提供一种车辆，该车辆包括以上所述的轮胎。

本申请的有益效果是：区别于现有技术的情况，本申请通过在轮胎内部沿轮胎的周向分段设置多个压电薄膜传感器，通过压电薄膜传感器检测其所在位置对应的轮胎分段区域的胎压信息。由于压电薄膜传感器可利用自身的形变所产生的压电电流供电，因此无需外界额外提供电源。

附图说明

图1是本申请轮胎一实施例中部分剖面结构示意图；

图2是本申请另一实施例中部分剖面结构示意图；

图3是本申请又一实施例中传感器分布的结构示意图；

图4是本申请轮胎胎压监测方法一实施方式的流程示意图；

图5是本申请轮胎胎压监测方法另一实施方式的流程示意图；

图6是本申请轮胎胎压监测方法又一实施方式的流程示意图；

图7是本申请轮胎胎压监测方法再一实施方式的流程示意图；

图8是本申请轮胎滑移率计算装置一实施例的结构示意图。

具体实施方式

以下通过附图结合实施例讲解轮胎的结构以及轮胎胎压监测方法。

参见图1，本申请提供的轮胎100应用在车辆上。该轮胎100的内部沿轮胎100的周向分段设置多个压电薄膜传感器10。每一压电薄膜传感器10分别用于检测其所在位置对应的轮胎100的分段区域上的胎压信息。

由于压电薄膜传感器10可利用自身的形变所产生的压电电流供电，因此无需外界额外提供电源。省去更换电池或者对电池充电等不方便的操作，因为轮胎100一旦制作完成即不方便打开，如果打开则会损坏轮胎100本身。

具体的，该轮胎100包括胎冠20，胎冠20的外表面设置有沿轮胎100周向分段设置的多个胎面花纹22。进一步，胎面花纹22沿轮胎100的轴向划分成至少两组相互平行的胎面花纹环带222，胎面花纹环带222的侧向设置有平滑环带242，即外表面为平滑的部分。轮胎100的内部包括底胶层30、位于底胶层30内侧的胎冠保护层40和胎冠带束层50。

一实施例中，在轮胎100的内部至少对应于一个胎面花纹22的位置处设置有压电薄膜传感器10，以在胎面花纹22产生形变时检测该胎面花纹22的胎压信息。如图2，即为胎冠20表面的一个胎面花纹22。进一步，为了更好地检测轮胎100各处的胎压信息，另一实施例中在每一胎面花纹22位置处均设置一个压电薄膜传感器10。这样能够检测到轮胎100上所有胎面花纹22的胎压变化，数据更完整，提高根据所检测到的胎压信息或者通过胎压信息计算获得的形变信息判断轮胎的状态，车辆驾驶情况以及路况的准确性。不同的实施例中每个轮胎上并不一定是每个胎面花纹22位置均设置一个压电薄膜传感器10，可以间隔预设个数布置一个，此不做具体限定。

具体的，本实施例中，压电薄膜传感器10设置在胎面花纹22与底胶层30之间。这样压电薄膜传感器10离胎面花纹22最近，所检测的胎压信息最准确。在其他实施例中也可以将压电薄膜传感器10设置于胎冠保护层40与底胶层30之间。或者设置于胎冠保护层40和胎冠带束层50之间。

一实施例中，可在至少两个胎面花纹环带222均分别分段设置有多个压电薄膜传感器10。具体的，每一胎面花纹环带222上的每一个胎面花纹22均对应设置一个压电薄膜传感器10，或者间隔两个或多个胎面花纹22设置一个压电薄膜传感器10。进一步，另一实施例中，平滑环带242也分段设置有多个压电薄膜传感器10。

如图1所示的实施例中，平滑环带242位于胎冠20的两侧边缘，胎面花纹环带222位于平滑环带242之间。其他实施例也可以是胎面花纹环带222位于胎冠20的两侧边缘，平滑环带242位于胎面花纹环带222之间；或者胎面花纹环带222和平滑环带242间隔设置。

进一步参见图3为压电薄膜分布结构示意图。对应于图1所示的实施例，该实施例中，胎面花纹环带222设有三组，图3所示的a区、b区以及c区的压电薄膜10分别对应设置于三组胎面花纹环带222对应位置处。另一实施例中，图3也可表示另外一种分布，例如，a区和c区的压电薄膜10分别对应设置于平滑环带242对应位置处；b区的压电薄膜10对应设置于胎面花纹环带222对应位置处。

进一步，本实施例中，轮胎100还包括相互电性连接的信息采样模块70和信息发送模块80。如图3所示，同一环带上的压电薄膜传感器10通过导线60电性连接，并与信息采样模块70电连接，信息采样模块70用于收集压电薄膜传感器10依次发出的胎压信息。信息发送模块80用于向外界发送胎压信息或经胎压信息计算获得的形变信息。具体的，信息收集模块70与信息发送模块80之间可以是有线传输，亦可以是通过蓝牙或者无线信号进行传输。

可以理解的，其他实施例中，也可以不包括信息收集模块70和信息发送模块80，而是由压电薄膜传感器10本身通过蓝牙或者无线信号将所检测到的胎压信息发送出来。

本申请采用这样的结构设计，具有结构简单，集成度高，响应快，且检测胎压无需外界供电等特点。

本申请还提供一种车辆，该车辆包括以上实施例所描述的轮胎100。

本申请通过在轮胎100内部设置压电薄膜传感器10，一方面在检测轮胎100胎压的时候无需外界供电，另一方面可根据所检测到的胎压信息或者通过胎压信息计算获得的形变信息判断轮胎的状态，车辆驾驶情况以及路况等。因此使用该轮胎100能够大大增加行车安全。

基于以上实施例所提供的各种轮胎的结构，本申请还提供了一种轮胎信息监测方法。

参见图4，为本申请一实施例中轮胎胎压监测方法的流程示意图。

该方法包括以下步骤：

s110：采集轮胎在转动过程中与地面接触时的胎压信息。

具体的，不同的实施例中，可以是采集轮胎一个或多个位置的胎压信息。可以理解的，一实施例中，仅是轮胎中某个点对应的轮胎胎压难以反映整个轮胎的整体情况，因此本实施例中统计了轮胎周向上的多个分段区域的胎压。便于后续通过求平均值，或者各分段区域对比等方式判断轮胎所处的状态。具体的，一实施例中，该步骤包括：利用位于轮胎内部且分段设置的多个传感器对对应的分段区域的胎压信息进行检测。可以理解的，具体的传感器可以是以上实施例轮胎中的压电薄膜传感器，也可以是其他压力传感器或者压力变送器中的一种或多种。

参见图5，另一实施例中步骤s110具体包括以下步骤：

s1101：选取轮胎中的一个轮胎分段作为测量标识块。

挑选轮胎中的其中一个轮胎分段作为一个统计周一的开始和结束的节点。具体的，对比同一个环周上的环带，可以选择其中一个胎面花纹作为测量标识块。

s1102：在测量标识块上的胎压信息大于或等于阈值时启动当前统计周期，并采集该测量标识块上的胎压信息以及随轮胎的转动后续与地面接触的其他分段区域上的胎压信息。

s1103：在测量标识块上的胎压信息再次大于或者等于阈值时，结束当前统计周期。

即从轮胎的测量标识块上对应的胎压信息大于等于阈值时开始至该测量标识块的胎压信息再次大于或者等于阈值时则标识轮胎与底面接触并转动一周。

具体的，不同实施例中，步骤s110所采集的轮胎在转动过程中与地面接触时的胎压信息可以是轮胎转动过程中一个位置的胎压信息，或者多个位置的胎压信息，也可以是轮胎转动一周所采集的胎压信息，亦可以是轮胎转动多周所采集的胎压信息。

s120：根据胎压信息获取轮胎的形变量。

轮胎在转动过程中，轮胎与地面接触的部位产生形变进而产生胎压，因此根据所采集到的胎压信息可以反推获取轮胎的形变量。

轮胎经过一段时间的使用之后，各个部位与底面的摩擦程度不同，因此每个部位的厚度也会有所差异。不同厚度的部位在于地面接触的时候所产生形变量以及局部压力也不同，因此根据轮胎各部位的胎压信息能反应出各个部位的轮胎形变量。

一实施例中，步骤s120具体可以是预先存储一胎压大小与轮胎形变量的映射关系表。则在统计轮胎各部位的胎压信息的同时或者之后即可根据胎压信息从预先存储的映射关系表中查找其所对应的轮胎形变量。

s130：根据形变量计算计算轮胎的等效半径。

具体的，每一轮胎都有一个标定半径，也就是轮胎出厂时的标定半径。每一胎面花纹均是轮胎的一部分，也就是每一胎面花纹对应一小个段弧长，当一个或多个胎面花纹受到地面压力的时候，即会产生相应的形变，根据该处胎面花纹的形变量可以计算得到该处胎面花纹对应的等效半径。具体的，在轮胎滚动的过程中，每个胎面花纹受到地面挤压的过程中，形变量为曲线变化，先逐渐增加直至最大形变量，随着轮胎继续滚动，轮胎与地面的接触位置逐渐从当前胎面花纹位置向下一个胎面花纹过渡，因此当前胎面花纹的形变量又从最大开始逐渐变小。计算等效半径的时候所采用的形变量为该胎面花纹的最大形变量。进一步，等效半径等于标定半径减去对应的胎面花纹的最大形变量之差。

s140：根据等效半径计算轮胎的滑移率。

一实施例中，根据等效半径计算轮胎的滑移率步骤包括：

根据以下公式计算所述滑移率：

s＝|r2-r1|/r2；

其中，s为所述滑移率，r1为所述等效半径，r2为轮胎的标定半径。轮胎的标定半径指的是轮胎的圆心至胎冠外表面的距离。

本申请通过统计轮胎转动过程中与底面接触时的胎压信息，并根据该胎压信息所反应的轮胎形变量计算轮胎的等效半径，最后进一步计算轮胎的滑移率。根据已经计算的滑移率即可了解轮胎的安全系数高低，例如当滑移率大于等于预设阈值的时候，代表轮胎安全系数低，存在较大的安全隐患，需要维修或者更换，降低出现安全事故的几率。

参见图6，另一实施例中，具体的，在计算轮胎的滑移率之后还包括以下步骤：

s210：判断滑移率是否处于第一阈值范围。

具体的，如果轮胎的滑移率太大，则表示轮胎容易抱死，侧向附着系数小。例如，当轮胎的滑移率为100％时，则表示轮胎完全抱死，侧向附着系数为0，也就是轮胎在运作过程中，只有滑动没有转动。相反，如果轮胎的滑移率过低，则轮胎的制动附着系数较低，容易出现难以刹车的情况。例如，当轮胎的滑移率为0％时，则表示轮胎的制动附着系数为0，刹车失效。以上两种情况都是非常危险的情形，所以需要滑移率保持在一个安全的阈值范围内。

s220：如若滑移率不在所述第一阈值范围内，发出危险警报。

当轮胎在转动过程中与地面摩擦过程中，一个或多个区段胎压信息出现异常，则最终反映为该轮胎的滑移率超出第一阈值范围，此时发出危险警报，提示驾驶人员行车安全，甚至是维修或更换该轮胎。

进一步，又一实施例中，在计算轮胎的滑移率之后还包括：根据同一个轮胎中的多个分段区域的胎压信息的差异性以判断轮胎所处的状态或者驾驶路况。例如，当轮胎转动一周完毕，整个过程中各个轮胎一侧的各个区段的胎压均明显大于轮胎另一侧的胎压，那么则可以判断此时路面是一个斜坡，因而可以发出提醒，比如：您所驾驶的路段为倾斜路段请放慢速度前行等。

又如，当轮胎中多个分段区域中最大胎压与最小胎压的差值大于等于预设阈值，则判断轮胎出现局部破损。则可提示轮胎出现局部破损，或者即将出现局部破损，请及时更换的提醒。

进一步，再一实施例中，可比较车辆前后轮胎所对应的滑移率或者胎压信息识别驾驶路况。例如车辆从一类路段驶入另一类路段时，前后路段的路面情况不同，所反应的胎压信息不同即滑移率不同。比如车辆从平滑的路面驶入粗糙的路面的时候，前面两个轮胎的胎压大小肯定要大于后面两个轮胎的胎压大小。

更进一步，可统计预设时间段内所识别的驾驶路况分析驾驶人员的驾驶习惯。具体的，预设时间可以是一个月、三个月、半年或者一年，具体根据实际情况而定。根据分析判断出驾驶人员喜欢在乡村土路、公路、沙土，或者草坪上驾驶，那么可以通过其他系统或者平台向该用户推送适合他的商品。

一实施例中，为了使最终得到的滑移率更加准确，可在轮胎100的胎面花纹环带222和/或平滑环带242的对应位置均分段环设多个传感器10，以检测不同环带各个区段的胎压信息，进而得到不同环带的滑移率。最后求不同环带对应的滑移率的平均值得到轮胎最终的滑移率。

参见图7，一实施例中，计算轮胎最终滑移率包括以下步骤：

s310：计算胎面花纹环带222所对应的滑移率

s320：计算平滑环带242所对应的滑移率

s330：通过以下公式计算轮胎最终的滑移率：

s3＝s1×(1/a)+s2×(1/b)

其中s1为胎面花纹环带222所对应的滑移率，s2为平滑环带242所对应的滑移率，a为胎面花纹环带222的标准压力值，b为平滑环带242的标准压力值。具体的，胎面花纹环带222和平滑环带242的标准压力值在轮胎出厂的时候均已测定给出。

现有技术中主要利用轮速传感器和加速度传感器相结合来间接地计算出滑移率的方法。采用轮速传感器和加速度传感器相结合的系统装置比较零散，容易导致信号传输时延的情况。因此本申请所计算的轮胎滑移率更加快速精准，更能反应轮胎各方面的状况。

进一步，参见图8，本申请还提供一种轮胎滑移率计算装置200，该计算装置200包括相互电性连接的胎压信息采集模块90以及计算模块91。具体的，胎压信息采集模块90用于采集轮胎在转动过程中与地面接触时的胎压信息。计算模块91用于根据胎压信息获取轮胎的形变量，根据形变量计算轮胎的等效半径，并根据等效半径计算轮胎的滑移率。

本申请还提供一种车辆防抱死系统，该系统包括如以上实施例描述的轮胎滑移率计算装置。

本申请一实施例中的车辆包括轮胎和该车辆防抱死系统。具体的，可选地，一实施例中，轮胎内部沿轮胎的周向分段设置多个压电薄膜传感器，每一压电薄膜传感器分别用于检测其所对应的轮胎的分段区域上的胎压信息。进而能够在轮胎转动过程中及时全面地获取轮胎各处的胎压信息。使得所采集的胎压信息较为准确和全面。

进一步，本申请还提供一种具有存储功能的装置，该装置存储有程序数据，其中程序数据被执行时实现如以上任一实施例所描述的方法。可选地，上述具有存储功能的装置可以是车载设备、个人计算机、服务器、网络设备，或者u盘等其中的一种。

以上所述仅为本发明的实施方式，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。