センサ不要無電源無線ひずみ計測スマートタイヤの開発

开发无需传感器或电源的无线应变测量智能轮胎

基本信息

批准号：
06J05708
负责人：
松崎亮介
金额：
$ 0.64万
依托单位：
Tokyo Institute of Technology
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for JSPS Fellows
财政年份：
2006
资助国家：
日本
起止时间：
2006 至无数据
项目状态：
已结题

项目摘要

本研究では,タイヤひずみモニタリングに適用可能なセンサとバッテリーレス無線技術を開発し,ひずみデータ活用法を示すことで,ひずみセンサを搭載したインテリジェントタイヤによる統合的な車両安全システムを確立することを目的とした.まず,分離した2枚のフレキシブル基板を超可とう性エポキシ樹脂で接着した,低剛性・大変形に対応可能なセンサを提案した.本センサを貼付したラジアルタイヤの圧縮試験を実施し,提案センサの有効性を示した.さらに振幅変調回路を用いることで,タイヤの無線ひずみ測定が可能であることを示し,同形状のダミーセンサを用いることで自己温度補償が可能であることを示した.また,タイヤのスチールワイヤを電極とし,ゴムを誘電体としたコンデンサと考え,変形時のワイヤ間隔変化による電気容量変化を利用してひずみを測定する方法を提案した.本手法ではタイヤのスチールワイヤ自体をセンサとして用いるため,センサのはく離を引き起こさず,タイヤの耐え得る幅広い環境下で使用可能である.乗用車用ラジアルタイヤの圧縮試験を実施し電気容量変化を測定することで,提案手法の有効性を示した.さらに,タイヤひずみデータを用いて,走行中のタイヤ形状と負荷荷重を算出する手法を提案した.走行中のタイヤひずみ変化は有限要素法を用いて解析し,ひずみの時間微分値からタイヤの接地長さ,転がり半径を測定することが可能であり,スリップ比が算出可能であることを示した.また,最大圧縮ひずみ,圧縮ひずみ比からホイール垂直荷重,ブレーキトルクが測定可能であり,タイヤ路面間の摩擦係数が算出可能であることを示した.さらに,スリップ比と摩擦係数を用いた最適制動制御と路面状態警告システムを提案し,ひずみセンサ搭載インテリジェントタイヤによる車両安全システムが可能であること解析的に示した.

在这项研究中，我们开发了一种可以应用于轮胎应变监测的传感器和无电池无线技术，并通过展示了使用应变数据的方法，我们旨在使用配备有应变传感器的智能轮胎来建立一个集成的车辆安全系统。首先，我们提出了一个可以处理较低刚度和较大尺寸的传感器，其中两个独立的柔性板与超虚拟的环氧树脂结合在一起。我们在径向轮胎上进行了压缩测试，并与该传感器相连，并证明了所提出的传感器的有效性。此外，我们表明可以通过使用振幅调制电路来实现轮胎的无线电应变测量，并证明可以使用相同形状的虚拟传感器来实现自温补偿。我们还提出了一种使用轮胎的钢丝作为电极和用橡胶制成的电容器来测量应变的方法，并使用了一种使用一种使用电容变化的方法来测量应变的方法，这是由于变形过程中线间距的变化而导致的。在这种方法中，我们解释了轮胎本身的钢丝。因为它被用作传感器，所以它不会导致传感器剥离，并且可以在可以承受轮胎的各种环境中使用。通过对乘用车的径向轮胎进行压缩测试并测量容量变化，证明了该方法的有效性。此外，提出了一种使用轮胎应变数据旅行时计算轮胎形状和负载的方法。使用有限元方法分析了驾驶过程中轮胎应变的变化，并且轮胎接触长度和滚动长度从应变的时间差值开始。结果表明，可以测量半径并可以计算滑动比。它还表明，可以通过最大压缩应变和压缩应变比测量车轮垂直载荷和制动扭矩，并且可以计算轮胎路面之间的摩擦系数。此外，提出了使用滑动比和摩擦系数的最佳制动控制和道路表面状况警告系统，并在分析上证明具有带有应变传感器的智能轮胎的车辆安全系统是可能的。