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CN114475098A - 一种基于碳纤维的智能加热轮胎 - Google Patents

一种基于碳纤维的智能加热轮胎 Download PDF

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CN114475098A CN202210236308.0A CN202210236308A CN114475098A CN 114475098 A CN114475098 A CN 114475098A CN 202210236308 A CN202210236308 A CN 202210236308A CN 114475098 A CN114475098 A CN 114475098A
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赵新涛
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Abstract

本发明提供了一种基于碳纤维的智能加热轮胎，利用碳纤维发热，并与轮胎的帘布层进行复合编织，形成碳纤维帘布层。碳纤维抗拉强度高，将碳纤维与帘布层复合，可以进一步强化轮胎的抗疲劳性能；碳纤维具有很高的电热转换效率，可以起到省电的作用。采用无线充电技术，去除了会暴露在轮胎外的连线，不会对车轮的转动产生干涉。利用单片机智能控制轮胎的加热，使用蓝牙将轮胎与手机终端进行连接，直接使用手机对轮胎的加热参数进行调整，简化启动轮胎加热的操作步骤。温度控制系统和充电装置的安装不会影响轮胎的整体平衡，汽车行驶时车轮不会发生抖动，从而降低了车轮磨损率，提高车轮的使用寿命，同时也提高了用户的驾驶舒适性。

Description

一种基于碳纤维的智能加热轮胎
技术领域
本发明属于汽车制造技术领域，具体的是一种基于碳纤维的智能加热轮胎。
背景技术
汽车轮胎的最外层是橡胶。橡胶的性能易受环境的影响。在寒冷的环境下橡胶会变硬、弹性变差、脆性加大，这就导致了轮胎抓地力减小，从而在驾驶时可能会引发危险。想要让轮胎升温，基本都是靠外部热源给轮胎加热。例如F1比赛中所用到的轮胎保温袋，这个保温袋类似于一个电热毯，可以将轮胎放在里面，插电即可升温，从而达到热胎的目的。但是现实生活中的汽车不可能像F1一样几秒就换一下轮胎，所以这种方法并不适合普通用户。
发明内容
本发明提供了一种基于碳纤维的智能加热轮胎用以解决背景技术中提出的技术问题。
本发明解决上述技术问题采用的技术方案为：
一种基于碳纤维的智能加热轮胎，包括：
碳纤维帘布层，将碳纤维与轮胎的帘布层进行混合编织，形成可以对轮胎进行加热的碳纤维帘布层。
温度控制系统，所述温度控制系统设置在轮胎最外层的橡胶中，用于实时检测轮胎的温度，并根据程序设定要求和/或用户自身需求控制碳纤维发热层加热的启闭。
供电装置，所述供电装置具有无线充电功能，设置在轮胎最外层的橡胶中，且与温度控制系统连接，用于给温度控制系统提供电能。
进一步地，所述帘布层由尼龙和/或聚酯和/或芳族聚酰胺纤维和/或钢丝材料制成。
进一步地，所述温度控制系统包括单片机、温度传感器和蓝牙，所述单片机的信号输入口连接温度传感器，信号输出口连接蓝牙；所述温度传感器将温度信号传给单片机，单片机对温度信号进行分析和处理来控制碳纤维发热层加热的启闭，用户通过手机连接蓝牙来读取轮胎当前的温度，并根据自身需求主动来控制碳纤维发热层加热的启闭。
进一步地，所述单片机为51单片机。
进一步地，所述供电装置包括可充电电池和无线充电设备；于所述轮胎最外层的橡胶中设有安装槽，所述可充电电池安装于所述安装槽内，通过无线充电设备进行无线充电，并且与温度控制系统连接。
进一步地，所述安装槽设置在轮胎最外层的橡胶且靠近轮辋处，两侧端口设有多个卡口，所述可充电电池通过卡口卡和固定于所述安装槽内。
进一步地，所述可充电电池为环状设计，其圆心于轮胎的圆心一致，在同一轴线上并且在轮胎左右对称布置。
进一步地，所述可充电电池与温度控制系统采用轻质导线连接，减少连接部分的质量。
进一步地，所述无线充电设备的发射端口设置在汽车左右轮罩内侧，且与汽车电池连接，所述无线充电设备的接收端口设置在可充电电池上，汽车电池给无线充电设备提供稳定电源，可充电电池通过无线充电设备进行无线充电，并为温度控制系统提供电能
与现有技术相比，本发明的有益效果为：
本发明利用碳纤维发热，并与轮胎的帘布层进行复合编织，形成碳纤维帘布层。碳纤维抗拉强度高，将碳纤维与帘布层复合，可以进一步强化轮胎的抗疲劳性能；碳纤维具有很高的电热转换效率，可以起到省电的作用；同时，碳纤维防水、绝缘性能好，使用寿命长。本发明采用无线充电技术，去除了会暴露在轮胎外的连线，不会对车轮的转动产生干涉。利用单片机智能控制轮胎的加热，使用蓝牙将轮胎与手机终端进行连接，直接使用手机对轮胎的加热参数进行调整，简化启动轮胎加热的操作步骤。温度控制系统和充电装置的安装不会影响轮胎的整体平衡，汽车行驶时车轮不会发生抖动，从而降低了车轮磨损率，提高车轮的使用寿命，同时也提高了用户的驾驶舒适性。
附图说明
图1为轮胎截面图；
图2为碳纤维帘布层编织示意图；
图3为温度控制系统运行逻辑图；
图4为无线充电设备安装示意图；
图5为总装布置图；
图中，1、轮胎，2、碳纤维帘布层，2-1、碳纤维，2-2、帘布层，3、橡胶，4、单片机，5、温度传感器，6、蓝牙，7、可充电电池，8、无线充电设备，8-1、无线充电设备的发射端口，8-2、无线充电设备的接收端口，9、车桥，10、轮罩，11、汽车电池，12、手机。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
一种基于碳纤维的智能加热轮胎，包括：
碳纤维帘布层2，将碳纤维2-1与轮胎1的帘布层2-2进行混合编织，形成可以对轮胎进行加热的碳纤维帘布层2。
温度控制系统，所述温度控制系统设置在轮胎1最外层的橡胶3中，用于实时检测轮胎1的温度，并根据程序设定要求和/或用户自身需求控制碳纤维发热层2加热的启闭。
供电装置，所述供电装置具有无线充电功能，设置在轮胎1最外层的橡胶3中，且与温度控制系统连接，用于给温度控制系统提供电能。
如图1所示，本发明将碳纤维2-1与轮胎1的帘布层2-2进行混合编织，形成可以对轮胎进行加热的碳纤维帘布层2。供电装置中的可充电电池4与温度控制系统一同包裹在轮胎1最外层的橡胶3中，用来控制轮胎1的加热。
碳纤维帘布层2的编织方式如图2所示，黑色条形为碳纤维2-1，白色条形为帘布层2-2，两者混合编织。帘布层2-2一般由尼龙、聚酯、芳族聚酰胺纤维和钢丝等材料制成。碳纤维2-1本身抗拉强度高，将碳纤维2-1与帘布层2-2复合，可以进一步强化轮胎1的抗疲劳性能，碳纤维2-1具有很高的电热转换效率，可以起到省电的作用，同时，碳纤维2-1防水、绝缘性能好，使用寿命长。
如图3所示，温度控制系统包括单片机4、温度传感器5和蓝牙6，将单片机4、温度传感器5和蓝牙6集成在一块很小的集成电路板上，这样既缩小了零件的体积，又提高了各部件之间的稳定性和抗干扰能力。单片机4的信号输入口连接温度传感器5，信号输出口连接蓝牙6。温度传感器5将温度信号传给单片机4，单片机4对温度信号进行分析和处理来控制碳纤维发热层2加热的启闭，用户通过手机12连接蓝牙6来读取轮胎1当前的温度，并根据自身需求主动来控制碳纤维发热层2加热的启闭。本实施例中，所述单片机4为51单片机。
所述供电装置包括可充电电池和无线充电设备；于所述轮胎最外层的橡胶中设有安装槽，所述可充电电池安装于所述安装槽内，通过无线充电设备进行无线充电，并且与温度控制系统连接。
供电装置包括可充电电池7和无线充电设备8。可充电电池7设置在轮胎1最外层的橡胶3中，通过无线充电设备8进行无线充电，并且与温度控制系统连接。温度控制系统中的单片机4、温度传感器5、蓝牙6等会持续消耗轮胎1中的可充电电池7的电量，但是轮胎1在运行过程中会一直旋转，若是采用有线充电对轮胎1中的可充电电池7充电的话，暴露在轮胎1外部的线材势必会缠绕在车轴上，所以需要对车桥9、轮毂等进行结构上的设计，比较麻烦。为了解决充电的问题，本发明采用无线充电的技术，目前的无线充电技术已经可以实现远距离高功率传输。如图4所示，本发明将无线充电设备的发射端口8-1设置在汽车左右轮罩10内侧靠近发动机，且与汽车电池11连接，无线充电设备的接收端口8-2设置在可充电电池7上，轮胎1最外层的橡胶3将可充电电池7与无线充电设备的接收端口8-2包裹起来，使轮胎1形成一个整体。汽车电池11给无线充电设备8提供稳定电源，可充电电池7通过无线充电设备8进行无线充电，并为温度控制系统提供电能。
如图5所示，汽车电池11与无线充电设备的发射端口8-1相连接，轮胎1中的可充电电池7通过无线充电设备的接收端口8-2进行无线充电，当轮胎1温度低于设定的温度值时，轮胎1中的可充电电池7驱动温度控制系统来对轮胎1进行智能化加热，当轮胎1温度高于设定的温度值时，停止加热，从而使得轮胎1的抓地力保持在一个较好的状态。
作为本发明的进一步优选方案，轮胎1的最外层的橡胶3且靠近轮辋处设有安装槽，安装槽的两侧端口设有多个卡口，可充电电池7通过卡口卡和固定于安装槽内。可充电电池7为环状设计，其圆心于轮胎1的圆心一致，在同一轴线上并且在轮胎1左右对称布置，可充电电池7与温度控制系统采用轻质导线连接，减少连接部分的质量，用于平衡温度传感器5、单片机4和蓝牙6的质量，使得轮胎1保持总体平衡，后期将安装好的轮胎根据GB/T18505-2013汽车轮胎动平衡实验方法在动平衡试验机上进行平衡调节。
本发明还为温度控制系统增加三个运行条件，一是当轮胎1中的可充电电池7处于低电量状态时自动激活无线充电设备8，其余时间无线充电设备8关闭，以减少对汽车可充电电池7电量的消耗。二是只有检测到发动机处于工作状态时，且轮胎1温度低于设定值时温度控制系统才会被激活，否则在没有发动机为汽车电池11充电的前提下，汽车电池11电量可能会被过度消耗，导致下一次点火时，汽车电池11亏电，发动机启动失败，汽车无法正常行驶。三是轮胎1有最佳的温度，用户不能将轮胎1温度的预设值设定的很高，以防止温度过高对轮胎1造成损伤。
尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。

Claims (9)

1.一种基于碳纤维的智能加热轮胎，其特征在于，包括：
碳纤维帘布层，将碳纤维与轮胎的帘布层进行混合编织，形成可以对轮胎进行加热的碳纤维帘布层；
温度控制系统，所述温度控制系统设置在轮胎最外层的橡胶中，用于实时检测轮胎的温度，并根据程序设定要求和/或用户自身需求控制碳纤维发热层加热的启闭；
供电装置，所述供电装置具有无线充电功能，设置在轮胎最外层的橡胶中，且与温度控制系统连接，用于给温度控制系统提供电能。
2.根据权利要求1所述的一种基于碳纤维的智能加热轮胎，其特征在于，所述帘布层由尼龙和/或聚酯和/或芳族聚酰胺纤维和/或钢丝材料制成。
3.根据权利要求1所述的一种基于碳纤维的智能加热轮胎，其特征在于，所述温度控制系统包括集成电路板，以及设置在集成电路板上的单片机、温度传感器和蓝牙；所述单片机的信号输入口连接温度传感器，信号输出口连接蓝牙，所述温度传感器将温度信号传给单片机，单片机对温度信号进行分析和处理来控制碳纤维发热层加热的启闭，用户通过手机连接蓝牙来读取轮胎当前的温度，并根据自身需求主动来控制碳纤维发热层加热的启闭。
4.根据权利要求3所述的一种基于碳纤维的智能加热轮胎，其特征在于，所述单片机为51单片机。
5.根据权利要求1所述的一种基于碳纤维的智能加热轮胎，其特征在于，所述供电装置包括可充电电池和无线充电设备；于所述轮胎最外层的橡胶中设有安装槽，所述可充电电池安装于所述安装槽内，通过无线充电设备进行无线充电，并且与温度控制系统连接。
6.根据权利要求5所述的一种基于碳纤维的智能加热轮胎，其特征在于，所述安装槽设置在轮胎最外层的橡胶且靠近轮辋处，两侧端口设有多个卡口，所述可充电电池通过卡口卡和固定于所述安装槽内。
7.根据权利要求6所述的一种基于碳纤维的智能加热轮胎，其特征在于，所述可充电电池为环状设计，其圆心于轮胎的圆心一致，在同一轴线上并且在轮胎左右对称布置。
8.根据权利要求7所述的一种基于碳纤维的智能加热轮胎，其特征在于，所述可充电电池与温度控制系统采用轻质导线连接，减少连接部分的质量。
9.根据权利要求5所述的一种基于碳纤维的智能加热轮胎，其特征在于，所述无线充电设备的发射端口设置在汽车左右轮罩内侧，且与汽车电池连接，所述无线充电设备的接收端口设置在可充电电池上，汽车电池给无线充电设备提供稳定电源，可充电电池通过无线充电设备进行无线充电，并为温度控制系统提供电能。
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