本发明专利技术公开一种基于TPMS的车辆载重检测方法，包括如下步骤：TPMS采集车辆在载重情况下各个轮胎内的气体压强值P1、P2、…、Pn和气体温度值T1、T2、…、Tn，其中n为车辆的轮胎总数目；载重处理模块采用如下公式计算出车辆每一个轮胎上的负荷；载重处理模块在计算出车辆各个轮胎上的负荷M1、M2、…、Mn后，采用公式Mz＝α1M1+α2M2+…αnMn计算出车辆的总载重Mz，其中，α1、α2、…、αn分别为各个轮胎的权系数，且α1+α2+…αn＝1。本发明专利技术基于TPMS的车辆载重检测方法，能够更加精确地检测车辆的总载重。本发明专利技术还公开一种基于TPMS的车辆载重检测装置、车辆实时载重监控方法及系统。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术设及交通运输和智能测控
，尤其设及一种基于轮胎压力监测系统 (TirePressureMonitoringSystem,简称TPMS)的车辆载重检测方法及装置、车辆实时载 重监控方法及系统。
技术介绍
现在对于车辆的载重进行检测时，通常采用的方法时，将轮胎假设为空屯、圆柱体， 并将轮胎外径与地面的接触面视为矩形接触面，根据作用力与反作用力原理得到轮胎内部 压强对矩形接触面部分的压力与地面对轮胎的支撑力相等（即Mg=PS)，通过仅检测轮胎内 部的气体压强来计算轮胎上的负荷。然而由于轮胎与地面的接触压强和轮胎里面的压强不 是同一个对象，因此通过检测方法得出的车辆的载重不够精确。另外，现有监控车辆载重的 方法，通常是利用无线传感器网关和无线传感器网络将数据传输到监控中屯、，无线传感器 网关设置在市区定点的垃圾中转站上，运样只是在特定地方才能够将数据传送给监控中 屯、，不能够达到实时监控的目的。
技术实现思路
本专利技术的主要目的在于提供一种基于TPMS的车辆载重检测方法及装置、车辆实时 载重监控方法及系统，旨在更加精确地检测车辆的总载重，并实现对车辆的实时监控W及 方便地对车辆进行调度。 为了实现上述目的，本专利技术提供一种基于TPMS的车辆载重检测方法，包括如下步 骤： 步骤S10:TPMS采集车辆在载重情况下各个轮胎内的气体压强值Pi、P2、…、Pn和气 体溫度值Τι、T2、…、Τη，并通过无线方式将所述气体压强值Pi、P2、…、Pn和气体溫度值Τι、 Τ2、…、Τη传输给载重处理模块，其中η为车辆的轮胎总数目； 步骤S20:载重处理模块接收所述气体压强值Pi、Ρ2、…、Pn和气体溫度值Τι、Τ2、…、 Τη,并采用如下公式(1)计算出车辆每一个轮胎上的负荷，(1 )[000引其中，Mi为第i个轮胎上的负荷，i为正整数且1含i含n，Ki为第i个轮胎在其载重指 数所对应的载重下对应的径向静刚度，g为重力加速度，η为圆周率，Poi为第i个轮胎空载时 轮胎内的气体压强值，Toi为第i个轮胎空载时轮胎内的气体溫度，Τι为第i个轮胎在载重情 况下的气体压强值，Pi为第i个轮胎在载重情况下的气体溫度值，1?1为第i个轮胎的外径、ri 为第i个轮胎的内径、Wi为第i个轮胎的宽度；步骤S30:所述载重处理模块在计算出车辆各个轮胎上的负荷化、Μ2、···、Μη后，采用 如下公式(2)计算出车辆的总载重ΜΖ， Μζ = αιΙΜι+α2Μ2+...αηΜη (2) 其中，日1、日2、· · ·、α。分别为各个轮胎的权系数，且日1+日2+· · ·αη= 1。特别地，所述步骤S20中，对于每个轮胎上的负荷Ml,具体通过如下过程得出：将轮胎视为空屯、圆柱体，轮胎的外径为Ri，轮胎的内径为Π、轮胎的宽度的Wi，并将 轮胎内的气体视为理想气体；在载重情况下，轮胎的形状发生形变，设轮胎与地面的接触面积为一个长为以、宽 为Wi的矩形，轮胎沿竖直方向上的变形量为XI，轮胎内屯、与所述矩形长方向两个边缘连线所 形成的角度为01，轮胎内屯、到路面的高度为hi,则有： hi = Ri-Xi (3)(斗） 轮胎内气体的体积变化量为ΔVi，则 [001引AVi=ASiWi (5) 其中ΔSi可由如下公式(6)计算得到，( 6 ) 将所述矩形的长度k视为与角度权所对应的弧长相等，则有： k = RiPi (7)由W上公式(3)、（4)、（5)、（6)、（7)可得( 8 )在上述公式(8)中，略去XI的四次方项，可得( 9)又根据理想气体状态方程，可得[002引（10)轮胎内气体的体积变化量为ΔVi可表示为 AVi = -(Vi-V〇i) (11)将充满气体后的轮胎视为一个刚度很大的弹黃，将轮胎在不同载重下的径向静刚 度视为一定值，并用轮胎在其载重指数所对应的载重下的径向静刚度Κι表示，则根据胡克 定律，可得 KiXi=Mig (12)由W上公式(9)、（10)、（11)、（12)可得所述公式（1) (1)本专利技术还提供一种基于TPMS的车辆载重检测装置，包括TPMS和载重处理模块，其 中： 所述TPMS用于采集车辆在载重情况下各个轮胎内的气体压强值?1^2、-，、？。和气 体溫度值Τι、T2、…、Τη，并通过无线方式将所述气体压强值Pi、P2、…、Pn和气体溫度值Τι、 Τ2、…、Τη传输给载重处理模块，其中η为车辆的轮胎总数目； 所述载重处理模块用于接收所述气体压强值Pl、P2、…、Pn和气体溫度值Tl、T2、…、 Τη,并采用如下公式(1)计算出车辆每一个轮胎上的负荷，[003引（1 ) 其中，Ml为第i个轮胎上的负荷，i为正整数且1含i含η，Κι为第i个轮胎在其载重指 数所对应的载重下对应的径向静刚度，g为重力加速度，η为圆周率，Poi为第i个轮胎空载时 轮胎内的气体压强值，Toi为第i个轮胎空载时轮胎内的气体溫度，Τι为第i个轮胎在载重情 况下的气体压强值，Pi为第i个轮胎在载重情况下的气体溫度值，Ri为第i个轮胎的外径、ri 为第i个轮胎的内径、Wi为第i个轮胎的宽度； 所述载重处理模块还用于在计算出车辆各个轮胎上的负荷化、Μ2、···、Μη后，采用如 下公式(2)计算出车辆的总载重Μζ， Μζ=αι化+α2Μ2+...αηΜη(2) 其中，日1、日2、一、日。分别为各个轮胎的权系数，且日1+日2+ -日。=1。 特别地，所述载重处理模块具体通过如下过程计算每个轮胎上的负荷Ml: 将轮胎视为空屯、圆柱体，轮胎的外径为Ri，轮胎的内径为ri、轮胎的宽度的Wi，并将 轮胎内的气体视为理想气体； 在载重情况下，轮胎的形状发生形变，设轮胎与地面的接触面积为一个长为以、宽 为Wi的矩形，轮胎沿竖直方向上的变形量为XI，轮胎内屯、与所述矩形长方向两个边缘连线所 形成的角度为Pi，轮胎内屯、到路面的高度为hi，则有： hi=Ri-Xi(3)(4) 轮胎内气体的体积变化量为ΔVi，贝。 AVi=ΔSiWi(5) 其中ΔSi可由如下公式(6)计算得到，( 6 ) 将所述矩形的长度k视为与角度βι所对应的弧长相等，则有：k=RiPi(7) 由W上公式(3)、（4)、（5)、（6)、（7)可得(8) 在上述公式(8)中，略去XI的四次方项，可得(9)[005引又根据理想气体状态方程，可得(10) 轮胎内气体的体积变化量为ΔVi可表示为 幽]AVi=-(V广Voi) (11) 将充满气体后的轮胎视为一个刚度很大的弹黃，将轮胎在不同载重下的径向静刚 度视为一定值，并用轮胎在其载重指数所对应的载重下的径向静刚度Κι表示，则根据胡克 定律，可得 KiXi=Mig(12) 由W上公式(9)、（10)、（11)、（12)可得所述公式（1)(1) 特别地，所述载重处理模块位于所述车辆的电子控制单元化lectronicCon化〇1 化it,简称ECU,中文又称为行车电脑）中或者位于远程监控中屯、中。 本专利技术还提供一种车辆实时载重监控方法，包括如下步骤： 采用前述的车辆载重检测方法检测出车辆的当前总载重， 远程监控中屯、获取车辆的当前总载重，进行分析综合后得出相应操作命令，并通 过无线数据传输方式将所述操作命令发送给所述车辆的ECU。 特别地，所本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种基于TPMS的车辆载重检测方法，其特征在于，包括如下步骤：步骤S10：TPMS采集车辆在载重情况下各个轮胎内的气体压强值P1、P2、…、Pn和气体温度值T1、T2、…、Tn，并通过无线方式将所述气体压强值P1、P2、…、Pn和气体温度值T1、T2、…、Tn传输给载重处理模块，其中n为车辆的轮胎总数目；步骤S20：载重处理模块接收所述气体压强值P1、P2、…、Pn和气体温度值T1、T2、…、Tn，并采用如下公式(1)计算出车辆每一个轮胎上的负荷，其中，Mi为第i个轮胎上的负荷，i为正整数且1≤i≤n，Ki为第i个轮胎在其载重指数所对应的载重下对应的径向静刚度，g为重力加速度，π为圆周率，P0i为第i个轮胎空载时轮胎内的气体压强值，T0i为第i个轮胎空载时轮胎内的气体温度，Ti为第i个轮胎在载重情况下的气体压强值，Pi为第i个轮胎在载重情况下的气体温度值，Ri为第i个轮胎的外径、ri为第i个轮胎的内径、Wi为第i个轮胎的宽度；步骤S30：所述载重处理模块在计算出车辆各个轮胎上的负荷M1、M2、…、Mn后，采用如下公式(2)计算出车辆的总载重Mz，Mz＝α1M1+α2M2+…αnMn (2) 其中，α1、α2、…、αn分别为各个轮胎的权系数，且α1+α2+…αn＝1。...
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：韩旭，吴长德，卢程，汪红兵，
申请(专利权)人：湖南大学科技园有限公司，
类型：发明
国别省市：湖南;43
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