Sviluppo di un sensore per migliorare l'efficienza dello pneumatico nelle flotte di veicoli industriali

The evolution of automotive world has been focused in the last years towards the improvement of safety and the reduction of both fuel consumption and emissions. Because the tyre is the only contact point between the vehicle and the ground, it influences the achievement of these purposes. It is hence necessary to maintain correct pressure inflation and to provide an adequate maintenance. The fleet managers are particularly sensitive about these topics in terms of cost optimization. To meet the market requests, Pirelli Tyre S.p.a. has commercialized the Cyber Fleet® system, an important tool for an efficient management of the industrial fleets. The core of the system is a sensor called CTL (Cyber Tyre Lean) for pressure and temperature measurements. The innovation of CTL, compared to the traditional TPMS sensors, is its mounting position. CTL is put in direct contact with the inner liner of tyre. Because of this, CTL not only provides a better measurement, but also acts as tyre identification permitting the use of the sensor as a "black box" of the tyre. To give the client a further service, Pirelli is developing an evolution of the CTL with wheel turns counter and static vertical load estimation features. The present thesis was performed at Pirelli Tyre S.p.a. in collaboration with Politecnico of Milano between April 2013 and April 2014. Its target was to study and validate new methodologies for estimating the static vertical load and the wheel turns count. This research was carried on in light of the evolution of the CTL. Since the sensor must be ensured for the entire life span of the tyre, filter methodologies have been studied and optimized for the first time to respect on one side the electronic limitations and energy efficiency and on the other side the precision of the parameters estimated.

Il mondo dell’automotive si sta evolvendo nel corso degli anni verso un miglioramento della sicurezza di marcia e una diminuzione dei consumi di carburante e delle emissioni nocive. I gestori di flotte di veicoli industriali prestano particolare attenzione a queste tematiche in un'ottica di ottimizzazione dei costi. Poichè lo pneumatico è un componente del veicolo che influenza questi aspetti e richiede pertanto una corretta pressione di gonfiaggio e un’adeguata manutenzione, Pirelli Tyre S.p.a. ha sviluppato e commercializzato il sistema Cyber Fleet®. Questo sistema è in grado di fornire uno strumento per il monitoraggio dei parametri dello pneumatico e per un’efficiente gestione delle flotte di veicoli industriali. Il cuore del sistema Cyber Fleet® è costituito da un sensore TMS denominato CTL (Cyber Tyre Lean) in grado di misurare pressione e temperatura dello pneumatico. La novità rispetto ai tradizionali sensori TPMS è data dal fatto che esso è posizionato a diretto contatto del liner interno dello pneumatico. Questo da un lato permette di fornire un’informazione più precisa in quanto direttamente correlabile alla temperatura della copertura e dall'altro permette al sensore di fungere da identificativo dello pneumatico, permettendo di utilizzare il sistema come "scatola nera" dello stesso. Per fornire servizi aggiuntivi al cliente è in fase di sviluppo un’evoluzione del sensore CTL con le funzionalità aggiuntive di conteggio dei giri ruota e di stima del carico verticale statico. Il presente lavoro di tesi, svolto in collaborazione con il Politecnico di Milano tra Aprile 2013 e Aprile 2014, si propone di studiare e validare delle nuove metodologie per l'elaborazione del segnale e l'estrazione di informazioni relative al giro ruota, quali la stima del carico verticale statico e il conteggio dei giri ruota, tramite la versione evolutiva del sensore Pirelli CTL (Cyber Tyre Lean) attualmente sul mercato avente caratteristiche tecniche vicine a quelle definitive di produzione. Poichè il sensore deve garantire il suo funzionamento per tutta la vita dello pneumatico sono state per la prima volta studiate e ottimizzate tecniche di filtraggio del segnale applicabili sul sensore CTL in grado da un lato di rispettare i vincoli imposti dall’elettronica e dall’efficienza energetica e dall’altro di soddisfare la precisione di stima delle grandezze di interesse.