RFID智能轮胎研究

      除了更坚固耐用,更舒适宁静外,如何让轮胎"有表达能力,更聪明",一直是轮胎制造商努力的方向.21世纪轮胎发展的主题将是人性化,其内涵包括智能便利,绿色安全.最近10年间,以米其林为首的大轮胎制造商已开发出多种智能轮胎技术及产品.轮胎智能化不仅仅是轮胎自身的一场革命,还将带动轮胎制造工艺技术与生产设备产生变革.让轮胎多些"智慧",人类将更加安全.

      智能轮胎的分类

      智能轮胎是能够收集,传输有关自身所处环境的所有信息,并对这些信息作出正确判断和处理的轮胎.

      第一种智能:轮胎充气内压监测.轮胎欠压是交通安全的重大隐患.米其林近期的调查报告表明,商用车辆故障有25%起缘于轮胎,而其中又有85%是因为轮胎慢性漏气所致

.美国交通管理部门2001年的统计亦表明,超过2/3的汽车存在不同程度的轮胎欠压现象.英国交通管理部门的数据表明,轮胎欠压引起的交通事故占所有交通事故的6%.此外,经验表明,若轮胎的额定充气内压为700kPa,欠压将导致滚动阻力增加2%.对典型的驱动轴轮胎而言,相当于油耗增加0.5%,磨耗加快5%.如果轮胎长期在欠压状态下行驶,必将损害轮胎的结构完整性和胎体可翻新性.监测轮胎充气内压并使之维持良好状态,应该是智能轮胎在具备普通轮胎所有功能之后的第一项智能化功能,通过安装轮胎充气内压监测装置即可达到上述目的.

      第二种智能:历程可追溯性记录.所谓历程可追溯性记录就是要求轮胎在制造-出厂-使用(包括维修,翻新)-报废全过程中的每一阶段均形成资料,而且可以随时提档查阅.

      目前美国联邦公路交通安全管理局(NHTSA)和美国汽车工业立法小组(AIAG)正在制订新标准.在相应的新标准《轮胎示踪能力标准》和《轮胎历程可追溯性记录标准》中,历程可追溯性记录的内容将包括:轮胎的身份,即轮胎品牌,生产序列号,DOT代码,生产厂厂址,生产日期;轮胎的户籍,即装车资料,通常包括汽车主轴号码,轮辋号码;轮胎的使用资料,即历次出车时轮胎的温度,充气内压,速度,受力,变形等数据以及历次翻新,修补情况;轮胎报废资料,即报废原因,报废日期.寻求实现历程可追溯性记录的途径,目前见诸文献的方法是给轮胎装上RFID(射频标识)卡.FID卡是一种具有电脑功能的微型卡式传感器,它包含了从信息搜集,信息处理到信息发送所必需的全部部件.

      第三种智能:自动补充轮胎充气内压.装备车载气泵可以及时补充轮胎充气内压.一旦轮胎漏气,轮胎充气内压监测装置将发出警报,车载电脑据此启动车载气泵,车载气泵向轮胎内腔充入气体,使轮胎恢复合理的充气内压.

      第四种智能:轮胎温度监测.轮胎在行驶过程中因生热而逐渐升高温度,高温加速橡胶, 帘线等高聚物的降解,从而导致轮胎使用寿命缩短.轮胎温度监测系统由两部分组成:植入轮胎胎体内的微型传感器,它负责探测,传输轮胎温度数据;装在汽车驾驶室内的接收器/数据读出器,负责接收,显示数据.

      第五种智能:其他参数监测.比如监测轮胎的受力,变形等动态力学状况,向汽车自动驾驶系统提供数据.

      智能轮胎的品种

      只有至少具备上述5种智能中的一项才有资格称为智能轮胎.在现阶段已研制成功的智能轮胎中,大多数已具备了上述两项或两项以上的功能.

      会说话的轮胎:Unisteel智能轮胎.由固特异推出的Unisteel智能轮胎在遇到下列情况时自动鸣笛报警:轮胎气压超过或低于设定值;轮胎温度超过设定值;有人偷拆轮胎.这种轮胎将使司机能够随时了解轮胎状况,及时做好维护保养,延长轮胎使用寿命.

      带黑匣子的轮胎:MEMS轮胎.由米其林属下的米其林轮胎北美公司推出.MEMS技术在开发成功后最早被应用于大型货车轮胎和土方机械轮胎,因为这两种轮胎成本较高,需要加倍保护.目前MEMS技术已普及到各种类型轮胎,实践证明该技术的适用性不错.

      有磁力的轮胎:CGT智能轮胎体系.由德国大陆公司属下的大陆通用轮胎公司推出.CGT智能轮胎体系由三部分组成:磁化轮胎;胎侧扭力传感器;车载电子控制系统.其工作原理为胎侧胶料掺有金属粉末,轮胎旋转时胶料被磁化交替形成正,负极,轮胎的受力/变形转化成某种可测信号被传感器捕获并传输到电子监测仪,由车载电脑转换成数据,应用于汽车动态控制.

      带"电子身份证"的轮胎:RFID轮胎.由米其林属下的米其林轮胎北美公司推出.RFID轮胎与普通轮胎不同之处在于胎侧内装有RFID卡,先在轮胎生产厂内被写入轮胎序列号,生产日期,生产厂代号等信息,然后在汽车制造厂的总装线上写入汽车标识号码.这样一旦轮胎出现质量问题,就可以缩小召回范围.目前有能力批量生产RFID轮胎的仅米其林一家,数百条RFID轮胎已安装在城市出租车上,于今年1月开始为期18个月的试用.米其林打算把RFID轮胎作为2005年型汽车的备选件推向市场.

      用手机遥控的轮胎:ITT智能轮胎.由芬兰诺基亚轮胎公司推出.ITT智能轮胎的基本构成有两部分:微型轻量化传感器;接收装置.它有两大不同点:作为监测装置和信号发射装置的多个传感器不是在轮胎制造过程中埋入轮胎体内,而是通过粘着/捆绑方式安置在轮辋上;信号接收装置为普通手机.其意义在于只要在轮辋上安装了ITT,那么任何普通轮胎都可以升级为智能轮胎,是迄今为止配置最简单的智能轮胎.

      未来展望

      业内人士谈论智能轮胎已经10多年了.在此期间,固特异智能轮胎已在北美,欧洲投入实地使用将近4年,总试用里程超过5000万千米.目前正在制订中的NHTSA和AIAG新标准,对促进智能轮胎的推广无疑是福音.

同时,轮胎智能化必将对轮胎制造工装设备提出新的要求.如米其林RFID轮胎,成型设备必须完成智能部件的嵌入,硫化设备必须适应智能部件的固封;大陆通用CGT智能轮胎,混炼,压出,硫化设备必须满足磁化胶料的工艺要求.这是橡胶机械行业应当密切关注的.

      勿庸置疑,世界各大轮胎公司将通过各种途径争取得到汽车制造商,电子器件制造商等配合和协助,使智能轮胎技术与其他行业先进的软,硬件技术相结合,届时轮胎必将集安全,绿色(环保),智能化于一体.