RFID智能輪胎研究

除了更堅固耐用,更舒適寧靜外,如何讓輪胎有表達(dá)能力,更聰明,一直是輪胎制造商努力的方向.

21世紀(jì)輪胎發(fā)展的主題將是人性化,其內(nèi)涵包括智能便利,綠色安全.最近10年間,以米其林為首的大輪胎制造商已開發(fā)出多種智能輪胎技術(shù)及產(chǎn)品.輪胎智能化不僅僅是輪胎自身的一場革命,還將帶動輪胎制造工藝技術(shù)與生產(chǎn)設(shè)備產(chǎn)生變革.讓輪胎多些智慧,人類將更加安全.

智能輪胎的分類

智能輪胎是能夠收集,傳輸有關(guān)自身所處環(huán)境的所有信息,并對這些信息作出正確判斷和處理的輪胎.

第一種智能:輪胎充氣內(nèi)壓監(jiān)測.輪胎欠壓是交通安全的重大隱患.米其林近期的調(diào)查報告表明,商用車輛故障有25%起緣于輪胎,而其中又有85%是因為輪胎慢性漏氣所致.美國交通管理部門2001年的統(tǒng)計亦表明,超過2/3的汽車存在不同程度的輪胎欠壓現(xiàn)象.英國交通管理部門的數(shù)據(jù)表明,輪胎欠壓引起的交通事故占所有交通事故的6%.此外,經(jīng)驗表明,若輪胎的額定充氣內(nèi)壓為700kPa,欠壓將導(dǎo)致滾動阻力增加 2%.對典型的驅(qū)動軸輪胎而言,相當(dāng)于油耗增加0.5%,磨耗加快5%.如果輪胎長期在欠壓狀態(tài)下行駛,必將損害輪胎的結(jié)構(gòu)完整性和胎體可翻新性.監(jiān)測輪胎充氣內(nèi)壓并使之維持良好狀態(tài),應(yīng)該是智能輪胎在具備普通輪胎所有功能之后的第一項智能化功能,通過安裝輪胎充氣內(nèi)壓監(jiān)測裝置即可達(dá)到上述目的.

第二種智能:歷程可追溯性記錄.所謂歷程可追溯性記錄就是要求輪胎在制造-出廠-使用(包括維修,翻新)-報廢全過程中的每一階段均形成資料,而且可以隨時提檔查閱.

目前美國聯(lián)邦公路交通安全管理局(NHTSA)和美國汽車工業(yè)立法小組(AIAG)正在制訂新標(biāo)準(zhǔn).在相應(yīng)的新標(biāo)準(zhǔn)《輪胎示蹤能力標(biāo)準(zhǔn)》和《輪胎歷程可追溯性記錄標(biāo)準(zhǔn)》中,歷程可追溯性記錄的內(nèi)容將包括:輪胎的身份,即輪胎品牌,生產(chǎn)序列號,DOT代碼,生產(chǎn)廠廠址,生產(chǎn)日期;輪胎的戶籍,即裝車資料,通常包括汽車主軸號碼,輪輞號碼;輪胎的使用資料,即歷次出車時輪胎的溫度,充氣內(nèi)壓,速度,受力,變形等數(shù)據(jù)以及歷次翻新,修補(bǔ)情況;輪胎報廢資料,即報廢原因,報廢日期.尋求實現(xiàn)歷程可追溯性記錄的途徑,目前見諸文獻(xiàn)的方法是給輪胎裝上RFID(射頻標(biāo)識)卡.FID卡是一種具有電腦功能的微型卡式傳感器,它包含了從信息搜集,信息處理到信息發(fā)送所必需的全部部件.

第三種智能:自動補(bǔ)充輪胎充氣內(nèi)壓.裝備車載氣泵可以及時補(bǔ)充輪胎充氣內(nèi)壓.一旦輪胎漏氣,輪胎充氣內(nèi)壓監(jiān)測裝置將發(fā)出警報,車載電腦據(jù)此啟動車載氣泵,車載氣泵向輪胎內(nèi)腔充入氣體,使輪胎恢復(fù)合理的充氣內(nèi)壓.

第四種智能:輪胎溫度監(jiān)測.輪胎在行駛過程中因生熱而逐漸升高溫度,高溫加速橡膠, 簾線等高聚物的降解,從而導(dǎo)致輪胎使用壽命縮短.輪胎溫度監(jiān)測系統(tǒng)由兩部分組成:植入輪胎胎體內(nèi)的微型傳感器,它負(fù)責(zé)探測,傳輸輪胎溫度數(shù)據(jù);裝在汽車駕駛室內(nèi)的接收器/數(shù)據(jù)讀出器,負(fù)責(zé)接收,顯示數(shù)據(jù).

第五種智能:其他參數(shù)監(jiān)測.比如監(jiān)測輪胎的受力,變形等動態(tài)力學(xué)狀況,向汽車自動駕駛系統(tǒng)提供數(shù)據(jù).

智能輪胎的品種

只有至少具備上述5種智能中的一項才有資格稱為智能輪胎.在現(xiàn)階段已研制成功的智能輪胎中,大多數(shù)已具備了上述兩項或兩項以上的功能.

會說話的輪胎:Unisteel智能輪胎.由固特異推出的Unisteel智能輪胎在遇到下列情況時自動鳴笛報警:輪胎氣壓超過或低于設(shè)定值;輪胎溫度超過設(shè)定值;有人偷拆輪胎.這種輪胎將使司機(jī)能夠隨時了解輪胎狀況,及時做好維護(hù)保養(yǎng),延長輪胎使用壽命.

帶黑匣子的輪胎:MEMS輪胎.由米其林屬下的米其林輪胎北美公司推出.MEMS技術(shù)在開發(fā)成功后最早被應(yīng)用于大型貨車輪胎和土方機(jī)械輪胎,因為這兩種輪胎成本較高,需要加倍保護(hù).目前MEMS技術(shù)已普及到各種類型輪胎,實踐證明該技術(shù)的適用性不錯.

有磁力的輪胎:CGT智能輪胎體系.由德國大陸公司屬下的大陸通用輪胎公司推出.CGT智能輪胎體系由三部分組成:磁化輪胎;胎側(cè)扭力傳感器;車載電子控制系統(tǒng).其工作原理為胎側(cè)膠料摻有金屬粉末,輪胎旋轉(zhuǎn)時膠料被磁化交替形成正,負(fù)極,輪胎的受力/變形轉(zhuǎn)化成某種可測信號被傳感器捕獲并傳輸?shù)诫娮颖O(jiān)測儀,由車載電腦轉(zhuǎn)換成數(shù)據(jù),應(yīng)用于汽車動態(tài)控制.

帶電子身份證的輪胎:RFID輪胎.由米其林屬下的米其林輪胎北美公司推出.RFID輪胎與普通輪胎不同之處在于胎側(cè)內(nèi)裝有RFID卡,先在輪胎生產(chǎn)廠內(nèi)被寫入輪胎序列號,生產(chǎn)日期,生產(chǎn)廠代號等信息,然后在汽車制造廠的總裝線上寫入汽車標(biāo)識號碼.這樣一旦輪胎出現(xiàn)質(zhì)量問題,就可以縮小召回范圍.目前有能力批量生產(chǎn)RFID輪胎的僅米其林一家,數(shù)百條RFID輪胎已安裝在城市出租車上,于今年1月開始為期18個月的試用.米其林打算把RFID輪胎作為2005年型汽車的備選件推向市場.

用手機(jī)遙控的輪胎:ITT智能輪胎.由芬蘭諾基亞輪胎公司推出.ITT智能輪胎的基本構(gòu)成有兩部分:微型輕量化傳感器;接收裝置.它有兩大不同點:作為監(jiān)測裝置和信號發(fā)射裝置的多個傳感器不是在輪胎制造過程中埋入輪胎體內(nèi),而是通過粘著/捆綁方式安置在輪輞上;信號接收裝置為普通手機(jī).其意義在于只要在輪輞上安裝了ITT,那么任何普通輪胎都可以升級為智能輪胎,是迄今為止配置最簡單的智能輪胎.

未來展望

業(yè)內(nèi)人士談?wù)撝悄茌喬ヒ呀?jīng)10多年了.在此期間,固特異智能輪胎已在北美,歐洲投入實地使用將近4年,總試用里程超過5000萬千米.目前正在制訂中的NHTSA和AIAG新標(biāo)準(zhǔn),對促進(jìn)智能輪胎的推廣無疑是福音.

同時,輪胎智能化必將對輪胎制造工裝設(shè)備提出新的要求.如米其林RFID輪胎,成型設(shè)備必須完成智能部件的嵌入,硫化設(shè)備必須適應(yīng)智能部件的固封;大陸通用CGT智能輪胎,混煉,壓出,硫化設(shè)備必須滿足磁化膠料的工藝要求.這是橡膠機(jī)械行業(yè)應(yīng)當(dāng)密切關(guān)注的.

勿庸置疑,世界各大輪胎公司將通過各種途徑爭取得到汽車制造商,電子器件制造商等配合和協(xié)助,使智能輪胎技術(shù)與其他行業(yè)先進(jìn)的軟,硬件技術(shù)相結(jié)合,屆時輪胎必將集安全,綠色(環(huán)保),智能化于一體.