1.本发明涉及胎压控制技术领域，具体是涉及一种轮胎充放气系统及车辆。


背景技术：

2.轮胎式龙门起重机常用于港口堆场转运集装箱，在起重机长期负重装卸作业的过程中，会遇到如下问题：1、使用一段时间就会出现轮胎胎压亏欠，需要停机充气，影响码头正常生产；2、长时间胎压亏欠会导致轮胎变形漏气甚至是永久损坏，进而产生更大的维修成本；3、维护充气时亦存在将轮胎胎压充气过高或各轮胎胎压不均衡的可能；4、每日和季节气温的波动也会导致胎压忽高忽低；5、轮胎的合理工作胎压状态，对运行安全具有重要影响。
3.为了解决上述问题，中国发明专利cn 111703260a公开了一种港口起重机械胎压监测系统，可实时监测轮胎气压，欠压报警，但无法实时监测胎压的同时，自动对轮胎进行充放气以实现胎压的自动调节，使胎压始终处于合适范围内。
4.公开号为cn209479330u的中国专利，公开了一种带挂车的牵引车用轮胎充放气系统，其通过在车轴外圆面上加装旋转气封装置实现电动打气泵与轮胎气路的连接，实现胎压监测及调节功能。但存在如下不足：1、需要拆卸轮胎才能安装；2、大直径的旋转气封装置的成本较高，大批量推广应用还有难度；3、传感器置于中央控制器，无法做到实时监测胎压，测压时需先充气顶开轮胎阀，而后保压快排排空公共管道，容易导致胎压越测越低，测压精度不够；4、必须与tpms系统(tire pressure monitoring system，即轮胎气压监测系统)互联，不能独立工作，容易因tpms系统不稳定而导致充放气系统不稳定。
5.因此，需要一种拆装便利，成本更低，稳定性更好的轮胎充放气系统。


技术实现要素：

6.本发明的目的是为了克服上述背景技术的不足，提供一种拆装便利，成本更低，稳定性更好的轮胎充放气系统及车辆。
7.第一方面，本发明提出的一种轮胎充放气系统，包括至少一个充放气单元，每个所述充放气单元包括气泵、气管以及轮边控制阀总成；
8.所述气泵通过所述气管与轮胎连通，用于轮胎充气；
9.所述轮边控制阀总成包括：
10.轮边ecu，与所述气泵电信号连接；
11.传感器，与所述轮边ecu电信号连接，用于实时监测轮胎胎压，并将监测数据回传至所述轮边ecu；
12.单向阀，设置在所述气管上，用于仅允许所述气管内所述气泵至所述轮胎方向的气流的单向流动；
13.放气电磁阀，与所述单向阀的出气端的所述气管连通，且与所述轮边ecu电信号连接，用于轮胎放气。
14.进一步，所述轮边控制阀总成还包括：
15.排气电磁阀，与所述单向阀的进气端的所述气管连通，且与所述轮边ecu电信号连接。
16.上述进一步方案的有益效果是：通过排气电磁阀的作用，可排空单向阀与气泵之间的气管内的空气，使单向阀的进气端的气管的气压低于单向阀的出气端的气管的气压，单向阀与气泵之间的气管内形成负压腔，使单向阀密闭效果更好。
17.进一步地，所述传感器设置在所述轮胎的轮辋上，所述传感器还与所述单向阀的出气端的所述气管连通，用于监测所述气管内的气压。
18.上述进一步方案的有益效果是：通过将传感器设置在轮胎的轮辋上，可实现传感器对胎压的实时监测。
19.进一步地，每个所述充放气单元还包括：
20.高压限压阀，与所述单向阀和所述气泵之间的所述气管连通。
21.上述进一步方案的有益效果是：通过高压限压阀的作用，可限制气管内的最高气压，避免气管内气压过高而导致轮胎充气气压过高。
22.进一步地，每个所述充放气单元还包括：
23.冷凝过滤管，与所述单向阀和所述气泵之间的所述气管连通。
24.上述进一步方案的有益效果是：通过冷凝过滤管的作用，可冷却气泵输出的气体，并且可过滤气体中的水和灰尘，保证充入轮胎内的气体的干燥和纯净。
25.进一步地，所述轮胎充放气系统还包括：
26.显控单元，与所述至少一个充放气单元电信号连接。
27.进一步地，所述轮胎充放气系统还包括：
28.dc转ac变压器，其输入端电连接电源设备，其输出端与所述显控单元和所述充放气单元电连接；及
29.报警灯，与所述显控单元和所述轮边ecu电信号连接。
30.上述进一步方案的有益效果是：通过dc转ac变压器可将车载电源转换为可供轮胎充放气系统使用的合适电压电源，无需额外设置电源，与车辆兼容性更好。通过报警灯的作用，可实现状态以及报警提醒。
31.进一步地，每个所述充放气单元还包括：
32.滑环，设置在轮边车轮轴上，与所述显控单元和所述轮边ecu电信号连接。
33.进一步地，所述滑环为对开式结构；所述滑环包括转子和定子，所述转子抱紧锁死在轮边车轮轴上，所述定子浮动设置于所述转子的外圈，通过止转销限位于轮边车轮轴的轴承座处。
34.上述进一步方案的有益效果是：通过将滑环设计为对开式结构，滑环拆装方便，无需拆卸轮胎。
35.第二方面，提供一种车辆，包括轮胎以及所述的一种轮胎充放气系统。
36.与现有技术相比，本发明的优点如下：
37.1、通过单向阀的作用，使气管的气流仅被允许由气泵至轮胎方向的单向流动，实现轮胎的气压的保压功能，不产生外泄漏。
38.2、通过传感器的作用，可实时监测轮胎胎压，以便于对轮胎胎压的实时调节。
39.3、通过轮边ecu控制气泵通断电实现对轮胎充气，轮边ecu控制放气电磁阀通断电实现对轮胎放气，实现对轮胎胎压的自动调节，使轮胎胎压可始终保持在所需的胎压范围内。
40.4、通过在车辆的每条轮胎的轮边设置一个充放气单元，可实现对车辆所有轮胎的胎压实时监控以及全局整体胎压调节，使所有轮胎的胎压可保持一致。
41.5、由于轮胎的轮边的充放气单元相对独立的设置，并不必须与tpms系统互联，能独立工作，稳定性更好。
42.6、每个充放气单元包括气泵、气管以及轮边控制阀总成，轮边控制阀总成的构成部件均相对独立设置，可独立拆装，检修维护成本低，因此本实用新型的轮胎充放气系统相比现有系统而言，拆装更便利，成本更低。
附图说明
43.图1是本发明实施例的轮胎充放气系统的结构示意图。
44.图中：1-dc转ac变压器、2-显控单元、3-报警灯、4-滑环、5-轮边控制阀总成、5.1-轮边ecu、5.2-传感器、5.3-单向阀、5.4-排气电磁阀、5.5-放气电磁阀、6-气泵、7-高压限压阀、8-冷凝过滤管、9-气管。
具体实施方式
45.现在将详细参照本发明的具体实施例，在附图中例示了本发明的例子。尽管将结合具体实施例描述本发明，但将理解，不是想要将本发明限于所述的实施例。相反，想要覆盖由所附权利要求限定的在本发明的精神和范围内包括的变更、修改和等价物。应注意，这里描述的方法步骤都可以由任何功能块或功能布置来实现，且任何功能块或功能布置可被实现为物理实体或逻辑实体、或者两者的组合。
46.为了使本领域技术人员更好地理解本发明，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细说明。
47.注意：接下来要介绍的示例仅是一个具体的例子，而不作为限制本发明的实施例必须为如下具体的步骤、数值、条件、数据、顺序等等。本领域技术人员可以通过阅读本说明书来运用本发明的构思来构造本说明书中未提到的更多实施例。
48.现有技术中的带挂车的牵引车用轮胎充放气系统，通过在车轴外圆面上加装旋转气封装置实现电动打气泵与轮胎气路的连接，实现胎压监测及调节功能。但存在如下不足：1、需要拆卸轮胎才能安装；2、大直径的旋转气封装置的成本较高，大批量推广应用还有难度；3、传感器置于中央控制器，无法做到实时监测胎压，测压时需先充气顶开轮胎阀，而后保压快排排空公共管道，容易导致胎压越测越低，测压精度不够；4、必须与tpms系统(tire pressure monitoring system，即轮胎气压监测系统)互联，不能独立工作，容易因tpms系统不稳定而导致充放气系统不稳定。
49.参见图1所示，本发明实施例提供一种轮胎充放气系统，包括显控单元2、dc转ac变压器1、报警灯3以及至少一个充放气单元，每个所述充放气单元包括气泵6、气管9、高压限压阀7、冷凝过滤管8、滑环4以及轮边控制阀总成5。轮边控制阀总成5包括轮边ecu5.1、传感器5.2、单向阀5.3、放气电磁阀5.5、排气电磁阀5.4。
50.图1中实线线条示意为气体流通的气路。虚线线条示意为电信号连通的电路。
51.dc转ac变压器1，其输入端电连接电源设备(比如车载电源)，其输出端与显控单元2和充放气单元电连接。dc转ac变压器1设置在车辆的大梁上，dc转ac变压器1从车载电源取ac220v电，并转换为dc24v或dc12v或其他后输送至显控单元2以及充放气单元的电气件，为轮胎充放气系统提供合适的电压电源。
52.显控单元2设置在车辆的大梁上，与至少一个充放气单元电信号连接。用于获取并显示胎压、工作及故障状态，同时存储相关数据。显控单元2还用于发出相应的控制指令给充放气单元的轮边ecu5.1。
53.报警灯3与显控单元2和轮边ecu5.1电信号连接。报警灯3设置在车辆的大梁上。受显控单元2和轮边ecu5.1的控制，通过不同的亮灯，实现状态以及报警提示。报警灯3还可配备蜂鸣器，亮灯时，蜂鸣器发出蜂鸣声。
54.在一个实施例中，充放气单元有四个。实际应用中，充放气单元的数量可根据车辆轮胎的实际数量进行相应调整。
55.气泵6通过气管9与轮胎连通，用于轮胎充气。气泵6于轮边ecu5.1电信号连接，显控单元2向轮边ecu5.1发出充气指令后，轮边ecu5.1控制气泵6通电，气泵6工作，向气管9内充气，气管9内的气体输送至轮胎，实现对轮胎的充气。
56.滑环4设置在轮边车轮轴上，与显控单元2和轮边ecu5.1电信号连接。
57.在一个实施例中，滑环4为对开式结构。滑环4包括转子和定子，转子抱紧锁死在轮边车轮轴上，定子浮动设置于转子的外圈，通过止转销限位于轮边车轮轴的轴承座处。滑环4将电信号从静止的车辆的大梁上，输送至旋转的车辆部分，给轮边控制阀总成5及气泵6供电，同时实现显控单元2与轮边ecu5.1之间的通信功能。
58.在一个实施例中，滑环4也可采用现有的整体式或内置式结构。
59.传感器5.2，与轮边ecu5.1电信号连接，用于实时监测轮胎胎压，并将监测的胎压数据回传至轮边ecu5.1。传感器5.2设置在轮胎的轮辋上，传感器5.2还与单向阀5.3的出气端的气管9连通，用于监测气管9内的气压。实际上，由于气管9与轮胎连通，与轮胎连通的气管9内的气压实际上既可以表现为轮胎的胎压，因此也可直接利用传感器5.2监测与轮胎连通的气管9的气压即可得知胎压信息。
60.单向阀5.3，采用气控阀，设置在气管9上，用于仅允许气管9内气泵6至轮胎方向的气流的单向流动。在单向阀5.3的作用下，气管9内的气流仅可从气泵6至轮胎方向流通，而轮胎至气泵6方向的气流在单向阀5.3处被切断。本实施例中，将单向阀5.3与气泵6连通的一端视为单向阀5.3的进气端，将单向阀5.3与轮胎连通的一端视为单向阀5.3的出气端。比如，气泵6产生的气体经过单向阀5.3的进气端进入单向阀5.3，并从单向阀5.3的出气端输出，经过一段气管9后进入轮胎内。而轮胎内的气体反向流动时，流动至单向阀5.3的出气端处无法再继续向气泵6方向流动。因此，在单向阀5.3的作用下，可稳定轮胎的胎压。
61.放气电磁阀5.5，采用电控阀，与单向阀5.3的出气端的气管9连通，且与轮边ecu5.1电信号连接，用于轮胎放气。即放气电磁阀5.5与单向阀5.3和轮胎之间的气管9连通。放气电磁阀5.5受轮边ecu5.1控制，不得电时，放气电磁阀5.5的气路封闭，得电时，放气电磁阀5.5的气路与外界导通，轮胎内及单向阀5.3至轮胎之间的气管9内的气体被放气电磁阀5.5排放至外界，实现轮胎的放气。
62.排气电磁阀5.4，采用电控阀，与单向阀5.3的进气端的气管9连通，且与轮边ecu5.1电信号连接。排气电磁阀5.4受轮边ecu5.1控制，不得电时，排气电磁阀5.4的气路与外界导通，将气泵6至单向阀5.3之间的气管9内的气体排放至外界。得电时，排气电磁阀5.4的气路封闭，不再与外界导通。当需要对轮胎进行充气时，排气电磁阀5.4得电，当对轮胎充气完成后，气泵6断电，排气电磁阀5.4不得电(失电)，排气电磁阀5.4将气泵6至单向阀5.3之间的气管9内的气体排放至外界。
63.高压限压阀7，与单向阀5.3和气泵6之间的气管9连通。当气泵6至轮胎方向的气管9，尤其是气泵6与单向阀5.3之间的气管9内的气体的气压过高时，高压限压阀7打开，气泵6与单向阀5.3之间的气管9内的气体经高压限压阀7排放至外界。高压限压阀7的阀门为常闭状态，其开启的压力大于单向阀5.3开启的压力，高压限压阀7的阀门开启压力可调可控。
64.冷凝过滤管8，与单向阀5.3和气泵6之间的气管9连通。冷凝过滤管8用于输出冷却的过滤气体，尤其是过滤水后的气体，但还可以过滤气体中的灰尘。高压限压阀7设置在冷凝过滤管8与气泵6之间。
65.在一个实施例中，本发明还提出一种车辆，包括轮胎以及轮胎充放气系统。车辆可以是轮胎式龙门起重机或其它轮胎式工程车辆。
66.现有的滑环总成通常为整体式结构，定子和转子部分为一个整体包覆在轮胎的轮轴上，用来保证起重机轮胎在旋转过程中实现电流和数字信号的传输，现有结构如需在轮胎式龙门起重机上使用，需预先拆下架设在轮胎外侧的零部件，既不便安装维护，也增加了人力操作安全风险和起重机停机时间。因此本发明中的滑环4优选为对开式结构。
67.本技术的轮胎充放气系统具有如下功能：
68.1.保压功能
69.由于设置有单向阀5.3，可有效限制气泵6至轮胎方向的气体流动方向。使气泵6产生的气体可输送至轮胎内，而轮胎内的气体无法回流通过单向阀5.3。当气泵6不工作时，轮胎以及轮胎与单向阀5.3之间的气管9内的气压处于稳压状态。
70.另外，由于设置有排气电磁阀5.4，通过排气电磁阀5.4的作用，可排空单向阀5.3与气泵6之间的气管9内的空气，使单向阀5.3的进气端的气管9的气压低于单向阀5.3的出气端的气管9的气压，单向阀5.3与气泵6之间的气管9内形成负压腔，使单向阀5.3密闭效果更好，进一步保证稳压效果。
71.2.胎压监测功能
72.传感器5.2设置在单向阀5.3与轮胎之间，并与轮边ecu5.1通过线束连接，获取供电电源。传感器5.2通过与轮胎连通的气管9连通，可实时测量读取轮胎的胎压信号，并通过有线信号回传至轮边ecu5.1处理。然后经过线束以及滑环4，与显控单元2实现有线通信，回传数据给显控单元2。或者，轮边ecu5.1通过无线通信(蓝牙或射频信号等)与显控单元2实现数据交互，将胎压信号传递给显控单元2。
73.另外，还可扩展增加温度传感器5.2，实现监测轮胎气体温度的功能。
74.3.胎压调节功能
75.显控单元2实时获取各轮边ecu5.1信号，按设定逻辑工作：
76.当胎压低于设定值时，显控单元2给对应需要充气的轮胎的轮边ecu5.1发送充气指令(通过线束及滑环4等有线方式或蓝牙、射频等无线方式)，轮边ecu5.1收到充气指令
后，通过线束控制气泵6得电，排气电磁阀5.4得电，实现轮胎充气。举例：气泵6得电开启，泵气至气管9，排气电磁阀5.4得电关闭，气泵6产生的高压气体经冷凝过滤管8、气管9后，顶开单向阀5.3的阀芯，单向阀5.3导通，经气管9输送至轮胎，实现充气功能。一定时间后，气泵6、排气电磁阀5.4均失电，传感器5.2测量轮胎压力。如仍低于设定充气目标值，则继续充气，直至达到设定充气目标值后，气泵6、排气电磁阀5.4均失电，结束充气动作，气泵6至单向阀5.3之间的气管9内的气体经排气电磁阀5.4排出。
77.当胎压高于设定值时，显控单元2给对应需要放气的轮胎的轮边ecu5.1发送放气指令，轮边ecu5.1收到放气指令后，通过线束控制放气电磁阀5.5的得电实现放气功能。举例：放气电磁阀5.5得电开启，轮胎内气体经气管9、放气电磁阀5.5排气至大气，实现放气功能。一定时间后，放气电磁阀5.5失电关闭，传感器5.2测量轮胎压力；如仍高于设定放气目标值，则继续放气；直至达到设定放气目标值后，放气电磁阀5.5失电关闭，结束放气动作。
78.通过以上充放气逻辑的设定，实现对轮胎胎压的调节功能，使其始终处于合适工作范围内，充放气功能不是必备，按需求进行取舍，比如，可只具备充气功能。轮边控制阀总成5可从一扩展至任意数，各轮边控制阀总成5间可同时亦可轮流工作方式。
79.4.报警功能
80.轮边ecu5.1及显控单元2均具备故障诊断功能，通过对压力信号的分析判断，可实现轮胎充放气系统的故障诊断判定，并通过显控单元2及报警灯3反馈提示给司机或维修人员。
81.5.高压保护功能
82.气泵6与单向阀5.3之间的气管9上，优选为气泵6的出口处设有高压限压阀7。高压限压阀7为气控阀，当气泵6至轮胎部分的气体压力过高时，此高压限压阀7打开，气体经高压限压阀7排向大气，避免过高的压力进入气管9或轮胎内，导致系统故障。
83.需要说明的是，显控单元2及轮边ecu5.1之间既可采用有线通信，也可采用蓝牙射频等无线通信方式。
84.显控单元2及轮边ecu5.1均设有蓝牙、串口、can等接口，可通过接口实现与tpms、集成显示、北斗系统或其它后台对接，具备手机app、网页端查询等多种远程监控功能；可利用接口远程或近程更新程序数据，获取历史数据等等。
85.在本发明的描述中，需要说明的是，术语“上”、“下”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
86.需要说明的是，在本发明中，诸如“第一”和“第二”等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者
设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个
……”
限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。
87.以上所述仅是本发明的具体实施方式，使本领域技术人员能够理解或实现本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所发明的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。