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

点击翻译按钮获取中文摘要

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.