专利名称：动态轮胎压力监测副机及动态轮胎压力监测网桥的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种车辆安全装置，具体涉及一种动态车辆轮胎压力监测副 机，以及与其连接使用的动态车辆轮胎压力监测网桥。
技术背景轮胎是汽车运行需要的关键部件，在汽车运行过程中出现的轮胎故障将 极有可能引发严重的交通事故。在汽车的高速行驶过程中，轮胎故障是所有 驾驶者最为担心和最难预防的，也是突发性交通事故发生的主要原因。据统计，在中国高速公路上发生的交通事故有70%是由于爆胎引起的，在美国这 一比例则高达80%。怎样防止胎压处于不正常的范围、甚至爆胎，已经成为 安全驾驶的一个重要问题。据国家橡胶轮胎质量监督中心的专家分析，保持 标准的车胎气压和及时发现车胎漏气是防止爆胎的关键。而轮胎压力监测系 统(简称TPMS- Tire Pressure Monitoring System)无者是是实现这一 目标的最 理想的工具。现有技术的车辆轮胎压力监测系统TPMS，是由安装在轮胎内的胎压监 测装置与车载轮胎信息主机两大部分组成。而轮胎内安装的胎压监测装置是 一种胎压监测电路模块，无自发电装置。所以安装在轮胎内的胎压监测装置 需要由专门的微型锂电池进行供电，而微型锂电池的寿命及可靠性大大降低
了整个监测系统的可靠性；扒胎更换微型锂电池十分困难。同时由于轮胎内 安装胎压监测装置按照车轮旋转外圓路径同期性的位置变化，所以造成胎压 监测装置承受离心加速度的影响，胎压测量准确性不高误差较大。现有技术的"车辆轮胎压力监测系统TPMS，，组成结构，参看图l所示。 发明内容针对现有技术的上述问题，本发明的目的是提供一种动态车辆轮胎压力 监测副机，以及与该动态车辆轮胎压力监测副机通过无线网络连接的动态车 辆轮胎压力监测网桥；本发明的动态车辆轮胎压力监测副机、动态车辆轮胎 压力监测网桥与车载的车辆轮胎压力监测主机通过通讯系统构成动态车辆 專仑胎压力监测系统(简称TPMS- Tire Pressure Monitoring System),该系统可 以随时检测轮胎压力，保持标准的车胎气压和及时发现车胎漏气与车胎压力 升高，提高车辆行驶的安全性。本发明将明显提高胎压测量的准确性，减少 误差，并消除更换电池的麻烦。完成上述第一个发明任务的技术方案是动态车辆轮胎压力监测副机， 在轮胎上设有胎压传感器，其特征在于，轮胎上同时设有监测微处理器电路、 无线数据通讯电路及微型惯性发电机，该微型惯性发电机为所述的胎压传感 器、监测微处理器电路及无线数据通讯电路供电；所述的胎压传感器的输出 与监测微处理器电路连接；所述的胎压传感器、监测微处理器电路、无线数 据通讯电路、微型惯性发电机组成一体化的微机电装置，并组装在同一外壳 中，共同构成轮胎压力监测副机(也称为车轮轮毂副机)，该轮胎压力监测
副机安装在车轮的轮毂中心处；其中的无线数据通讯电路的输出经过无线数 据通讯电路及网桥传输到车载主机。其中，所述的微型惯性发电机也称为微型脉冲发电机，其结构是发电 机定子线圈固定在副机外壳内，并通过该外壳固定在车轮轮毂的中心，随车 轮轮毂同步旋转，发电机的转子为惯性转子，当车轮轮毂旋转有变化量时 (如减速、加速、刹车)，微型脉冲发电机惯性转子与车轮轮毂(及发电 机定子)之间形成转速差进行发电。上述方案更具体和更优化的结构是动态车辆轮胎压力监测副机外壳内 设有全密封导压室；在轮胎与本动态车辆轮胎压力监测副机的外壳之间，设 有导压孔，该导压孔将轮胎与所述的全密封导压室连通；胎压传感器设置在 全密封导压室内。完成第二个发明任务的技术方案是动态车辆轮胎压力监测网桥，设有 无线数据通讯的微处理器芯片以及外围电路器件，并通过无线通讯方式与轮 胎压力监测副机进行通讯连接，其特征在于，还设有DCPL-Bus总线电路； 所述的无线数据通讯电路通过DCPL-Bus电路的通讯接口端接入汽车电源的 正极与负极(搭铁)进行供电，同时与车载轮胎信息主机是通过共享的汽车 电源的正极与负极(搭铁)线路进行数字通讯。该动态车辆轮胎压力监测网桥(简称网桥)是一种电路模块，是车轮轮 毂副机与车载轮胎信息主机进行数据交换的中间桥接装置。其中所述的两线制DCPL-Bus总线是无线通讯网桥的供电线路，也是无线通讯网桥与车载轮胎信息主机数据通讯线路。所述的DCPL-Bus总线，也 称为"DCPL总线"，公开在中国发明专利03132268.9 :"网络智能表计量终 端的DCPL现场总线及网络预收费网桥"中。本发明中的DCPL总线是采用FSK频率调制解调方式及电路结构形式。 本发明动态车辆轮胎压力监测副机及其网桥，以及它们与车载主机构成 的动态车辆轮胎压力监测系统，是一种新型的移动车辆轮胎压力监测装置， 其中的动态车辆轮胎压力监测副机简称为一车轮轮毂副机。该车轮轮毂副 机、无线网桥与DCPL总线、车载轮胎信息主机四大部分组成车辆轮胎压力 监测系统TPMS。特别指出的是本发明由上述四大部分组成的车辆轮胎压力监测系统 TPMS与现有技术的车辆轮胎压力监测系统TPMS有着本质的区别。区别一现有技术的"车辆轮胎压力监测系统TPMS，，组成是由安装在轮 胎内的胎压监测装置与车载轮胎信息主机两大部分组成。而轮胎内安装的胎 压监测装置是一种胎压监测电路模块，无自发电装置。所以安装在轮胎内的 胎压监测装置，需要由专门的微型锂电池进行供电，而微型锂电池的寿命及 可靠性大大降低。区别二现有技术的"车辆轮胎压力监测系统TPMS，，是由轮胎内安装胎 压监测装置与车载轮胎信息主机两大部分组成。所以轮胎内安装胎压监测装 置直接通过无线通讯与车载轮胎信息主机进行数据交换。由于轮胎内安装胎
压监测装置按照车轮旋转外圆路径同期性的位置变化，所以造成胎压监测装 置承受离心加速度的影响，胎压测量准确性不高误差较大。区别三现有技术的胎压监测装置安装在轮胎内，车轮旋转时胎压监测 装置随车轮旋转位置是不同的，又由于车体外壳是金属的，造成车载轮胎信 息主机与胎压监测装置无线通讯不可靠，并需要胎压监测装置无线发射需要 较大的功率，降低了微型锂电池使用寿命，扒胎更换微型锂电池十分困难。 由于上述诸多原因，造成现有技术的"车辆轮胎压力监测系统TPMS"没有普 及应用的主要问题。总之，本发明克服了现有技术的不足，可以随时检测轮胎压力，并调整 其压力，保持标准的车胎气压和及时发现车胎漏气，提高车辆行驶的安全性。 本发明将明显提高胎压测量的准确性，减少误差，并消除更换电池的麻烦。
图l为现有技术"车辆轮胎压力监测系统TPMS"结构示意图； 图2为本发明的车辆4仑胎压力监测系统TPMS结构示意图； 图3-l、 3-2、 3-3为本发明的车轮轮毂副机装配结构图； 图4为本发明的车轮轮毂副机结构局部放大图； 图5为本发明的车轮轮毂副机电路原理图； 图6为本发明的轮胎压力监测系统网桥电路原理图。
具体实施例方式
实施例l,动态车辆轮胎压力监测副机参照图1、图2,胎压传感器、
监测微处理器电路、无线数据通讯电路、微型惯性发电机组成一体化的微机 电装置，并组装在同一外壳中，共同构成轮胎压力监测副机l (也称为车轮
轮毂副机)，该轮胎压力监测副机1安装在车轮17的轮毂16中心处；胎压 传感器18的输出与监测微处理器电路连接；其中的无线数据通讯电路的输 出经过无线凄t据通讯电路及网桥传输到网络。参照图3-l、 3-2、 3-3与图4: 本发明所述车轮轮毂副机是采用车轮轮毂中心安装方式，副机装置系统内含 有副机本体1、天线衬板螺圈2、脉冲发电机惯性转子3、发电机定子线圈4、 压紧圈5、电路板6、导压室7、胎压监测电路焊接面8、定子线圈铁芯9、 脉冲发电机惯性转子U型磁铁IO、滚珠ll、 PCB天线12、天线轴13、封 头14、导压孔15、车轮轮毂16所组成的一体化微机电副机装置。19为主机。
其中，微型脉冲发电机惯性转子3在天线村板螺圈2与发电机定子线圏 4、压紧圈5之间进行旋转。工作原理是天线衬板螺圈2与发电机定子线圈4、 压紧圏5通过副机本体1跟随车轮轮毂同步旋转，而微型脉冲发电机惯性转 子3与车轮轮毂是通过微型脉冲发电机惯性转子3的转动惯量储能，当牟轮 轮穀旋转有变化量时(如减速、加速、刹车)，微型脉冲发电机惯性转子3 与车轮轮毂之间形成转速差进行发电。
参照图2、图3-l、 3-2、 3-3:在本发明所述导压室7、导压孔15、车轮 轮毂16 ,是将轮胎内气体压力通过导压孔引入全密封导压室7内，而胎压 监测电路焊接面8有测压传感器、微处理电路及无线收发电路。
参照图5:本发明所述的车轮轮毂副机电路原理图。
本发明所述的车轮轮毂副机电路部分主要由压力传感器芯片Ul;带 无线通讯RF的微处理器芯片U2;存储器芯片U3;稳压电路芯片Wl;惯 性发电机及外围电路器件所组成。
在本发明所述的带无线通讯RF的微处理器芯片U2,是选用NRF9E5 芯片，该芯片是微处理器CPU与无线收发电路RF集成在一起的的芯片。而 微型收发天线是采用印刷电路板PCB天线。
所述的压力传感器芯片Ul，是选用MPXY80XX数字电容式压力传感 器芯片。被测压力信号在该芯片内转换成数字信号输出，由CLK、 DATA、 SO端口接入无线通讯RF的微处理器芯片U2相应的I/O端口 。
所述的惯性发电机是上述实施例，参照图3、图4:所述"车轮轮穀副机" 中的惯性脉冲发电机。惯性脉沖发电机发出的电是通过ZD1整流；WD1初 级稳压；Cl、 C2、 Rl滤波储能；Wl电源稳压输出。
所述的车轮轮穀副机电路是焊接在"车轮轮穀副机"结构中电路板6上。
参照图6:为本发明所述"轮胎压力监测系统"网桥电路原理图。网桥电 路由DCPL-Bus电路IC1;无线通讯RF的微处理器芯片IC2;以及外围电路 器件所组成。其中网桥电路是通过DCPL-Bus电路IC1的通讯接口端接入汽 车电源的正极与负极(搭铁)进行供电，同时网桥与车载轮胎信息主机是通 过汽车电源的正极与负极(搭铁)线路进行数字通讯。DCPL-Bus电路IC1
车载轮胎信息主机之间通过共享的供电线路进行数字通讯。无线通讯RF的
微处理器芯片IC2主要完成与车轮轮毂副机进行无线数字通讯。DCPL-Bus 电路IC1中通讯串口 RXD、 TXD与无线通讯RF的微处理器芯片IC2的通 讯串口 P01 、 P02相连接。DCPL-Bus电路IC1中提供3.6V稳压的电源。
权利要求
1、一种动态车辆轮胎压力监测副机，在轮胎上设有胎压传感器，其特征在于，轮胎上同时设有监测微处理器电路、无线数据通讯电路及微型惯性发电机，该微型惯性发电机为所述的胎压传感器、监测微处理器电路及无线数据通讯电路供电；所述的胎压传感器的输出与监测微处理器电路连接；所述的胎压传感器、监测微处理器电路、无线数据通讯电路、微型惯性发电机组成一体化的微机电装置，并组装在同一外壳中，共同构成轮胎压力监测副机，该轮胎压力监测副机安装在车轮的轮毂中心处；其中的无线数据通讯电路的输出经过无线数据通讯电路及网桥传输到车载主机。
2、 按照权利要求1所述的动态车辆轮胎压力监测副机，其特征在于 所述的微型惯性发电机的结构是发电机定子线圈固定在副机外壳内，并通 过该外壳固定在车轮轮毂的中心，随车轮轮毂同步旋转，发动机的转子为惯 性转子，利用与车轮的转速差进行发电。
3、 、按照权利要求1或2所述的动态车辆轮胎压力监测副机，其特征在 于动态车辆轮胎压力监测副机外壳内设有全密封导压室；在轮胎与本动态 车辆轮胎压力监测副机的外壳之间，设有导压孔，该导压孔将轮胎与所述的 全密封导压室连通；胎压传感器设置在全密封导压室内。
4、 一种与权利要求1所述的动态车辆轮胎压力监测副机通讯连接使用 的动态车辆轮胎压力监测网桥，设有无线数据通讯的微处理器芯片以及外围电路器件，并通过无线通讯方式与轮胎压力监测副机进行通讯连接，其特征在于，还设有DCPL-Bus总线电路；所述的无线数据通讯电路通过DCPL-Bus 电路的通讯接口端接入汽车电源的正极与负极进行供电，同时与车载轮胎信 息主机是通过共享的汽车电源的正极与负极线路进行数字通讯。
5、按照权利要求4所述的动态车辆轮胎压力监测网桥，其特征在于， 所述的DCPL-Bus总线电路采用FSK频率调制解调方式。
全文摘要
动态车辆轮胎压力监测副机，在轮胎上设有胎压传感器，特征是同时设有监测微处理器电路、无线数据通讯电路及微型惯性发电机，微型惯性发电机为胎压传感器、监测微处理器电路及无线数据通讯电路供电；胎压传感器的输出与监测微处理器电路连接；胎压传感器、监测微处理器电路、无线数据通讯电路、微型惯性发电机组成一体化的微机电装置装在同一外壳中，构成轮胎压力监测副机，该副机安装在轮毂中心处；无线数据通讯电路的输出经过无线数据通讯电路及网桥传输到车载主机。网桥设有无线通讯芯片及DCPL-Bus总线电路。本发明可随时检测轮胎压力并调整其压力，提高车辆行驶的安全性。将明显提高胎压测量的准确性，并消除更换电池的麻烦。
文档编号H02K7/18GK101165997SQ200710133879
公开日2008年4月23日 申请日期2007年10月12日 优先权日2007年10月12日
发明者张叶红, 郭建国, 顾金良, 黄毓雯 申请人:郭建国