一种轮胎状态安全预警方法、系统及车辆与流程

1.本发明涉及汽车技术领域，特别是涉及一种轮胎状态安全预警方法、系统及车辆。


背景技术：

2.车辆在行驶过程中由于路面状态、胎压变化等问题会导致轮胎出现爆胎和轮胎磨损状况的发生，胎压变化是爆胎和车胎磨损的主要因素。
3.目前很多车辆增加了胎压监测系统，能够在胎压出现漏气和胎压较低时出现报警，以保证车辆的安全。胎压实时监测系统主要分为间接式轮胎报警系统和直接式胎压报警系统，间接式报警系统是在胎压变小时根据轮胎的转速来比较轮胎之间的差别以达到对轮胎胎压的监，而直接式胎压报警系统是利用测定气门嘴的胎压值来判断胎压的大小。这两种测压方式均为实时测压系统，只有当测定目前的胎压值出现异常状况时才会将该状况输入到显示器上，提醒驾驶员对胎压关注，及时对轮胎进行充放气处理。
4.然而，在车辆行驶过程中，若长时间处于高温天气，可能会出现轮胎自燃现象，给车辆的行车安全带来安全隐患。


技术实现要素：

5.本发明的目的在于提供一种轮胎状态安全预警方法及系统，其主要根据测定的环境温度和历史统计数据，预测未来一段时间内胎压和胎温的变化值，及时提醒驾驶员及时处理因环境温度而导致的轮胎问题。
6.本发明提供一种轮胎状态安全预警方法，包括：获取环境温度信息；获取胎压信息和/或胎温信息；根据所述环境温度信息与所述胎压信息和/或胎温信息，预测未来一段时间内胎压和/或胎温的变化状态；以及在预测到的胎压和/或胎温状态超过预设的阈值范围时，进行报警。
7.进一步，所述获取环境温度信息的步骤包括：在车辆上的不同位置布置多个环境温度传感器；获取所述多个环境温度传感器在同一时刻分别测得的多个样本温度；以及获取所述多个样本温度的平均值作为该时刻的环境温度信息。
8.进一步，所述环境温度传感器包括热敏电阻，所述环境温度传感器与车辆的ecu连接，所述环境温度传感器主要用来测量环境温度，利用热敏电阻感测环境温度变化，并将感测到的环境温度信号传递给ecu以得到环境温度信息。
9.进一步，所述获取环境温度信息的步骤包括：根据应用场景确定获取环境温度信息的时间间隔；以及根据确定的时间间隔采集环境温度信息。
10.进一步，所述获取胎压信息和/或胎温信息的步骤包括：设置红外模块并采集胎温信息；以及将所述胎温信息传输到温度处理单元，并在传输过程中对每个轮胎的胎温信息进行标记，获得每个轮胎的实时胎温信息。
11.进一步，所述根据所述环境温度信息与所述胎压信息和/或胎温信息，预测未来一段时间内胎压和/或胎温的变化状态的步骤包括：获取环境温度信息，建立环境温度
‑
时间
模型；以及根据所述环境温度
‑
时间模型和所述胎压信息，建立环境温度、时间与胎压信息和/或胎温信息的函数方程，预测未来一段时间内胎压和/或胎温的变化状态。
12.进一步，所述根据所述环境温度信息与所述胎压信息和/或胎温信息，预测未来一段时间内胎压和/或胎温的变化状态的步骤包括：将所述环境温度信息、胎压信息和/或胎温信息同步；以及建立环境温度、时间与胎压信息和/或胎温信息的函数方程，预测未来一段时间内胎压和/或胎温的变化状态。
13.本发明还提供一种轮胎状态安全预警系统，包括：环境温度传感器，主要用于测量环境温度以获取样本环境温度数据；红外传感器，用于测量轮胎温度以获取胎温信息的红外传感器；胎压监测系统，获取胎压信息；温度处理单元，采集所述样本环境温度数据，对同一时刻的样本环境温度数据进行处理，将获取到的多个样本环境温度取平均值后作为该时刻的环境温度信息，同时，所述温度处理单元对所述红外传感器采集到的胎温信息进行标记，在传输过程中区分每个轮胎的信号，保证对每个轮胎状态的识别；中央处理器，根据所述环境温度信息、所述胎温信息和所述胎压信息，预测未来一段时间内胎压和/或胎温的变化状态；驱动装置，在所述中央处理器预测到的胎压和/或胎温状态超过预设的阈值范围时，生成驱动信号；以及报警装置，用于根据所述驱动信号发出报警信号。
14.进一步，所述温度处理单元根据所述环境温度信息建立环境温度
‑
时间模型；所述中央处理器根据所述环境温度
‑
时间模型与所述胎压信息和/或胎温信息，建立环境温度、时间与胎压信息和/或胎温信息的函数方程，预测未来一段时间内的胎压和/或胎温的变化状态。
15.本发明再提供一种车辆，所述车辆具有上述任一种轮胎状态安全预警系统，所述轮胎状态安全预警系统中的报警装置包括仪表盘。
16.本发明提供的轮胎状态安全预警方法，能够根据测定的环境温度，根据历史统计数据进行预测未来一段时间内胎压的变化值和胎温的变化值，及时提醒驾驶员因环境温度对轮胎造成的问题及时处理。
附图说明
17.图1为本发明第一实施例中轮胎状态安全预警方法的流程示意图。
18.图2为本发明第二实施例中轮胎状态安全预警方法的流程示意图。
19.图3为本发明第四实施例中轮胎状态安全预警方法的流程示意图。
20.图4为本发明第五实施例中轮胎状态安全预警方法的流程示意图。
21.图5为本发明第六实施例中轮胎状态安全预警方法的流程示意图。
22.图6为本发明第七实施例中轮胎状态安全预警方法的流程示意图。
23.图7为本发明第八实施例中轮胎状态安全预警系统的方框示意图。
具体实施方式
24.下面结合附图和实施例，对本发明的具体实施方式作进一步详细描述。以下实施例用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。
25.本发明的说明书和权利要求书中的术语“第一”、“第二”、“第三”、“第四”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。
26.第一实施例
27.请参阅图1，本发明第一实施例提供一种轮胎状态安全预警方法，其包括以下步骤：
28.步骤s1，获取环境温度信息；
29.首先，环境温度会影响胎压，胎压过高时轮胎爆裂，胎压过低时轮胎与地面摩擦，导致轮胎温度升高，使轮胎自燃；
30.其次，环境温度会和轮胎行驶过程中因摩擦产生的轮胎温度升高相叠加，特别是当季节变化或者当车辆行驶在温度变化存在差异的区域时，会使胎压或胎温骤升，导致轮胎爆裂或自燃；
31.因此，环境温度可能通过影响胎压或胎温而对车辆产生安全隐患，为避免该隐患的产生，可以获取环境温度信息。
32.步骤s3，获取胎压信息和/或胎温信息；
33.爆胎和自燃是影响车辆状态安全的两个主要隐患，爆胎的主要影响因素是胎压，自燃的主要影响因素是胎温；
34.胎温信息可以是轮胎胎面的温度信息，也可以是轮胎内部的温度信息。
35.步骤s5，根据所述环境温度信息与所述胎压信息和/或胎温信息，预测未来一段时间内胎压和/或胎温的变化状态；
36.目前常用的轮压实时监测系统仅能够对轮胎目前的胎压、温度进行监测，只有当车胎出现问题时，例如轮胎出现漏气时，才会在仪表盘进行提示报警。若未出现报警，则车辆行驶未来一段时间内胎压的状态，仅能够通过驾驶员自己来判断，但驾驶员在行车过程中往往不会考虑环境温度对于胎压变化的影响，导致高速行驶的车辆出现轮胎自燃的问题时有发生。
37.并且，由于环境温度和轮胎行驶过程中摩擦产生的轮胎温度升高的叠加增加了胎压的骤升，特别是在车辆行驶在温度变化存在差异的区域或者季节变化时，即使驾驶员主动进行判断，其判断的准确度也很难保证，车辆也可能因胎压的变化产生安全隐患。
38.另外，车辆在高温天气下行驶时，由于轮胎接触的路面温度升高和摩擦过程中轮胎温度的升高，造成轮胎温度急剧上升，会导致车辆在行驶过程中出现轮胎自燃现象，驾驶员很难自主判断出这一问题的发生。
39.考虑到上述因素，本申请通过获取环境温度信息与胎压信息和/或胎温信息，根据环境温度信息与胎压信息和/或胎温信息，预测未来一段时间内胎压和/或胎温的变化状态，提醒驾驶员注意胎压和胎温的变化，及时对轮胎可能出现的问题进行处理。
40.步骤s7，在预测到的胎压和/或胎温状态超过预设的阈值范围时，进行报警。
41.预设的阈值范围可以包括最低值和最高值。例如对胎压而言，可以预设进行报警和最高阈值和最低阈值，以避免胎压超过一定的高值时轮胎爆胎，也避免胎压低于一定的阈值时，轮胎与地面产生严重的摩擦。对胎温而言，可以预设其最高阈值为300度，以避免轮胎达到350度时自燃。
42.报警方式可以是在仪表盘显示，也可以是语音提醒等。报警内容可以是提醒驾驶员注意预测值，提醒驾驶员进行某操作等。例如，若预测到的胎压状态超过预设的阈值范围，则在仪表盘上显示预警信息，提醒驾驶员注意胎压的变化，提前对轮胎进行充放气处
理。
43.第二实施例
44.请参阅图2，本发明第二实施例提供的轮胎状态安全预警方法与上述第一实施例的区别在于，在本实施例中，所述获取环境温度信息的步骤，即步骤s1包括：
45.步骤s11，在车辆上的不同位置布置多个环境温度传感器；
46.本申请利用车辆测定环境温度，在车辆上对该装置进行布置时，要多点布置并且使每个点不受其他因素干扰，避免造成传感器测量环境温度时带来的误差。
47.步骤s13，获取所述多个环境温度传感器在同一时刻分别测得的多个样本温度；
48.步骤s15，获取所述多个样本温度的平均值作为该时刻的环境温度信息。
49.第三实施例
50.本发明第三实施例提供的轮胎状态安全预警方法与上述第一实施例的区别在于，在本实施例中，所述环境温度传感器包括热敏电阻，所述环境温度传感器与车辆的ecu连接，所述环温度传感器主要用来测量环境温度，主要利用热敏电阻感测环境温度变化，并将感测到的温度信号传递给ecu以得到环境温度信息。
51.第四实施例
52.请参阅图3，本发明第四实施例提供的轮胎状态安全预警方法与上述第一实施例的区别在于，在本实施例中，所述获取环境温度信息的步骤，即步骤s1包括：步骤s12，根据应用场景确定获取环境温度信息的时间间隔；步骤s14，根据确定的时间间隔采集环境温度信息。
53.详细而言，对步骤s12，根据应用场景确定获取环境温度信息的时间间隔：
54.应用场景可以区分为季节变化和地域变化；
55.由于季节的变化会使温度产生相应的变化，轮胎的压力值也随之产生变化。但很多车辆充气时在其他季节，若在季节变化的过程中不对轮胎胎压的状态进行关注，可能会导致轮胎出现胎压升高导致爆胎，或者胎压变低导致车胎磨损加大等问题的发生。因此，根据环境温度对于胎压的预测具有重要的作用。环境温度对于胎压的影响，可以利用中央处理器对每10天的信息统计得到一段时间内的温度变化趋势，获得一段时间的胎压、温度、时间关系函数，根据温度变化趋势得出季节发生变化时，预测出未来一段时间内的胎压变化状态，提醒驾驶员注意换季时及时对轮胎进行保养；
56.由于我国地域辽阔，南北气温差异较大，车辆在跨区域行驶的过程中由于环境温度的变化也会导致胎压产生变化。因此，在跨区域长途车辆行驶的过程中仅利用实时监测系统很难对胎压状态进行评估。在一种实施方式中，本申请首先在车辆行驶过程中，每半个小时，将得到的胎压和环境温度信息进行统计，得到一段时间内的胎压、环境温度、时间关系函数。之后，本申请根据采集到的环境温度信息预测未来两个小时内胎压的状态，若胎压超过预设的最高阈值和最低阈值，则将异常信号输出。
57.针对于季节变化和车辆跨区域行驶中带来的温度变化，本发明根据收集到的一段时间内的实时环境温度值和胎压值，建立胎压、温度、时间相关的函数方程。根据季节交替过程中环境温度的变化状态和车辆行驶时环境温度的变化值，依据建立的函数方程预测未来一段时间内胎压的变化状态，若预测到的胎压状态超过预设的阈值范围，则在仪表盘上显示预警信息，提醒驾驶员注意胎压的变化，提前对轮胎进行充放气处理；
58.本申请获取季节变化的环境温度数据的方式，在一种实施方式中，是仅获取本年度季节变化时的环境温度数据，在另一种实施方式中，是获取历年该段季节变化时段的环境温度数据，在再一种实施方式中，将上述两种方式进行结合以提高预测的精确度。本申请将获得的关于季节变化的环境温度数据作为历史数据，结合当前实时获得的环境温度值，预测未来一段时间内的胎压变化值和胎温变化值；
59.在一种实施方式中，本申请可以通过获取到的胎压值，获取到轮胎磨损状态值。
60.当车辆跨区域行驶时，可以根据温度变化的剧烈程度，设定所述时间间隔的长度。当温度变化剧烈时，可以将时间间隔拉长，而当温度变化平缓时，可以将时间间隔缩短。例如当车辆在南方行驶时的时间间隔可以设置为30分钟，而在北方行驶时的时间间隔可以设置为15分钟。
61.因此，上述获取环境温度信息的时间间隔可以根据车辆的应用场景进行调整，既可以将上述时间间隔预设为15分钟，可以预设为30分钟，也可以预设为10天，还可以预设为1年。所述时间间隔既可以作为获取当前实时数据的时间间隔，也可以作为获取历史数据的时间间隔。
62.上述主要是根据环境温度的变化预测未来一段时间内的胎压值，相似地，本申请也可以根据环境温度的变化预测未来一段时间内的胎温值。首先，利用车辆测定的环境温度，结合环境温度对柏油马路温度的影响
，
测定轮胎与地面接触过程中的轮胎温度值，即前述胎温信息
，
以及在该环境温度下轮胎与道路摩擦产生的热量等多种关系的历史数据，得到相应的函数关系，从而根据测定的轮胎温度，获得未来预定时间段内轮胎接近自燃点的可能性，来判断车辆在行驶过程中轮胎是否会发生自燃等问题，及时提醒驾驶员因环境温度对轮胎造成的问题及时处理
。
63.上述轮胎与道路摩擦产生的热量可以根据上述获取到的轮胎磨损状态值获得。轮胎温度值可以是轮胎胎面的温度。
64.步骤s14，根据确定的时间间隔采集环境温度信息，
65.第五实施例
66.请参阅图4，本发明第五实施例提供的轮胎状态安全预警方法与上述第一实施例的区别在于，在本实施例中，所述获取胎压信息和/或胎温信息的步骤，即步骤s3包括：
67.步骤s31，设置红外模块并采集胎温信息；
68.步骤s33，将所述胎温信息传输到温度处理单元，并在传输过程中对每个轮胎的胎温信息进行标记，获得每个轮胎的实时胎温信息。
69.第六实施例
70.请参阅图5，本发明第六实施例提供的轮胎状态安全预警方法与上述第一实施例的区别在于，在本实施例中，所述根据所述环境温度信息与所述胎压信息和/或胎温信息，预测未来一段时间内胎压和/或胎温的变化状态的步骤，即步骤s5包括：
71.步骤s51，获取环境温度信息，建立环境温度
‑
时间模型；
72.步骤s53，根据所述环境温度
‑
时间模型和所述胎压信息，建立环境温度、时间与胎压信息的函数方程，预测未来一段时间内胎压和/或胎温的变化状态。
73.第七实施例
74.请参阅图6，本发明第七实施例提供的轮胎状态安全预警方法与上述第一实施例
的区别在于，在本实施例中，所述根据所述环境温度信息与所述胎压信息和/或胎温信息，预测未来一段时间内胎压和/或胎温的变化状态的步骤，即步骤s5包括：
75.步骤s52，将所述环境温度信息、胎压信息和/或胎温信息同步；
76.步骤s54，建立环境温度、时间与胎压信息和/或胎温信息的函数方程，预测未来一段时间内胎压和/或胎温的变化状态。
77.第八实施例
78.请参阅图7，本发明第八实施例提供一种轮胎状态安全预警系统，其基于环境温度对轮胎状态进行安全预警，该图显示了构成轮胎状态安全预警系统的各模块之间的相互关系和整个系统的大致实现过程，包括环境温度传感器101、红外传感器103、温度处理单元105、胎压监测系统107、中央处理器109、驱动装置111和仪表盘113。
79.以下结合图7中的各模块以及它们之间的相互关系，详细的描述整个系统的工作过程和各模块在系统中的作用。
80.环境温度传感器101主要是用来测量环境温度以获取样本环境温度数据，主要是利用热敏电阻根据环境中的温度改变，并将温度信号传递给ecu来得到环境中的温度。在车辆上对环境温度传感器101装置进行布置时，需要遵守多点布置并且使每个点不受其他因素的干扰，以避免造成传感器测量环境温度时带来的误差。
81.红外传感器103测量轮胎温度以获取胎温信息，也可称为轮胎温度采集模块，其主要利用红外模块对轮胎的温度进行采集，并将采集到的热信号转化成电信号作为采集到的轮胎温度信息。利用红外模块对轮胎温度进行采集时，主要对轮胎在运动过程中与地面接触过程中温度变化的状态监控，该过程主要利用采集到的环境温度和轮胎热量来判断该环境温度对车胎摩擦产生热量的影响。红外传感器103将采集到轮胎的热量信息转化成温度值进行处理，可以得到环境温度和轮胎温度随时间变化的关系模型，该关系模型可以被进一步输入到中央处理器中进行处理。
82.温度处理单元105采集环境温度传感器101获取到的样本环境温度数据，对同一时刻的样本环境温度信息进行处理，将获取到的多个样本环境温度取平均值后作为该时刻的环境温度信息。换言之，温度处理单元105通过将多个环境温度传感器采集到的环境温度输入到温度处理单元中并求取环境温度的真实值。同时，温度处理单元105对红外传感器103采集到的轮胎温度信息进行标记，在传输过程中分别对每个轮胎的温度进行单独处理，标注每个轮胎的实时温度值，以保证对每个轮胎状态的识别。而且，温度处理单元105还能根据获取到的环境温度信息和轮胎温度值在一段时间内的变化状况，产生环境温度
‑
时间模型和/或轮胎温度
‑
时间模型，这些模型能够用于评估未来一段时间内的环境温度变化状况和轮胎温度变化状况。利用红外传感器采集到轮胎的热量信息转化成温度值进行处理，得到环境温度和轮胎温度随时间变化的关系模型，并将该结果输入到中央处理器中进行处理。中央处理器结合历史数据获取环境温度和轮胎的相关热量之间的相互关系，得到轮胎热量、环境温度和时间的关系函数，即轮胎温度、环境温度和时间的关系函数。根据前述轮胎温度、环境温度和时间的关系函数，结合环境温度的实时测定值，可以预测未来一段时间内轮胎的热量值是否会达到轮胎的自燃热量值，若会接近规定的轮胎自燃状态则将异常信号进行输出。
83.胎压监测系统107用于获取胎压信息。
84.中央处理器109根据环境温度信息、胎温信息和胎压信息，预测未来一段时间内胎压和/或胎温的变化状态。在一种实施方式中，温度处理单元105将获得的环境温度
‑
时间模型输入到中央处理器109后，中央处理器109结合胎压监测系统(tpms，tire pressure monitoring system)采集到的胎压值，利用时间对齐方式，将胎压和环境温度状态进行加权，求取车辆在运行一段时间内关于胎压、环境温度、时间的关系函数，该函数能够表示出采集的任何时间点胎压随环境温度变化的状态。在另一种实施方式中，不先建立环境温度
‑
时间模型，而直接将环境温度信息、胎压信息和/或胎温信息同步，建立环境温度、时间、胎压信息和/或胎温信息的关系函数。
85.驱动装置111在中央处理器预测到的胎压和/或胎温状态超过预设的阈值范围时，生成驱动信号，驱动装置111可以包含显示驱动电路、声音驱动电路等。
86.报警装置113用于根据驱动信号发出异常信号，报警装置113可以是显示报警装置、声音报警装置等。显示报警装置例如可以是仪表盘。对仪表盘而言，由于异常信号主要依靠电信号进行输出，为了能够在仪表盘上显示警示预警信息，可以利用显示驱动电路将得到的电信号转化成可以在仪表盘上能够显示为图案的数字信号，以实现预警信息在仪表盘上进行显示。
87.上述轮胎状态安全预警系统可以用于车辆，也可以用于轮胎检测。
88.第九实施例
89.本实施例提供一种轮胎状态安全预警系统，本实施例与第八实施例提供的轮胎状态安全预警系统的区别在于，温度处理单元105根据环境温度信息建立环境温度
‑
时间模型，中央处理器109根据环境温度
‑
时间模型和胎压信息，建立环境温度、时间与胎压信息和/或胎温信息的函数方程，预测未来一段时间内胎压和/或胎温的变化状态。
90.第十实施例
91.本实施例提供一种车辆，该车辆具有上述任意一种轮胎状态安全预警系统，该轮胎状态安全预警系统中的报警装置113包括车辆上的仪表盘。
92.仪表盘对于轮胎预警信息的显示主要有两种情况：1.季节变换时，仪表盘显示相应的提示信息，提醒驾驶员对轮胎进行保养；长时间行车时，系统根据测量到的环境信息预测胎压状态，若超出预设的阈值范围，在仪表盘上显示胎压异常信息预警，提醒驾驶员尽快对胎压进行处理。2.根据温度
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时间模型预测到未来一段时间内可能出现轮胎温度过高时，若轮胎温度超过预设的最高温度值，则在仪表盘盘上显示轮胎温度异常的预警提示，提醒驾驶员对胎压高温进行及时处理。
93.综上所述，本发明考虑到环境温度会通过影响胎压和胎温而使车辆产生安全隐患，但驾驶员在行车过程中往往不会考虑环境温度对于胎压变化的影响，或者很难自主判断环境温度是否会导致车辆隐患发生，提出一种基于环境温度对于轮胎状态安全预警的方法，该方法主要根据测定的环境温度，根据历史统计数据预测未来一段时间内胎压的变化值和胎温的变化值，进并可在此基础上进一步预测轮胎磨损状态值，从而及时提醒驾驶员对因环境温度造成的轮胎问题及时处理。
94.以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。