本发明专利技术提出了一种轮胎载重智能监控方法与装置，磁力传感器测量车辆每个轮胎上的磁力，转换为电压信号，传感器处理器将电压信号转化为轮胎高度的变化量与电压信号的函数；超声波传感器测量时间数据，温度传感器测量温度数据，传感器处理器对声速进行补偿，利用补偿后的声速和距离数据计算车辆的悬架到地面的距离变化量；传感器处理器根据磁条高度的变化量x和车辆的悬架到地面的距离变化量计算轮胎压力量、每个轮胎所承受的载重量及车辆总载重量；控制单元比较车辆的总载重量与车辆限定载重量，判断车辆是否超重；比较车辆轮胎与轮胎之间的载重量，判断货车是否偏重；提醒驾驶员对货物的分布进行调整或者对轮胎进行补气或者更换。者更换。者更换。
【技术实现步骤摘要】
一种轮胎载重智能监控方法与装置
[0001]本专利技术涉及一种轮胎载重智能监控方法与装置。
技术介绍
[0002]近年来，在汽车的高速行驶中，轮胎故障是发生突发性交通事故的重要原因。统计表明:交通意外增加的主要原因是高速行驶中因轮胎故障引起的爆胎。爆胎的主要原因就是轮胎气压过低或过高。我国道路交通运输车辆超限超重现象极为普遍，在某些地区，货运车辆都会有一定程度的超限超重。
[0003]为了抑制车辆超重现象，国内外都对预防轮胎故障和轮胎超重检测技术进行了广泛的研究。研究表明，汽车在行驶过程中保持正常的轮胎气压、温度以及及时发现轮胎欠压、漏气或高压等情况是防止轮胎故障和轮胎超重的关键。于是可以实时监测轮胎载重系统和方法应运而生。
[0004]目前最流行的是直接式的对轮胎气压进行实时监测，轮胎气压监测系统主要用于汽车行驶过程中实时监测轮胎气压，并对轮胎漏气和高气压进行自动报警，以保障行车安全。向驾驶员提供轮胎气压和温度信息，并在异常的情况下发出报警信息，提醒驾驶员采取有效措施，防止事故发生。因此，轮胎气压监测系统作为主动型安全装置可以很好的防止汽车高速行驶时发生爆胎。但是现有的轮胎气压监测系统所监测的参数过于单一，噪声过多，造成了监测结果的不精确性和不稳定性；且仅仅是具有单一的监测功能，缺少对监测结果进行自主分析，并根据分析结果实现对轮胎进行调节或者及时告知驾驶员并给出指导参数的反馈功能。
[0005]例如现有技术中，专利文献CN107314802A公开了一种用于汽车载重监测的侦测装置，包括至少一个测距仪和至少一个安装板块，测距仪为外部盒状、内部设有超声波测距装置的测距盒体，测距盒体的表面有侦测探头，侦测探头和内部的超声波测距装置连接，超声波测距装置还有测距盒体内的发送器连接。测量大梁与车桥之间的距离，即直接测量悬挂系统的形变量，就可以通过计算得到汽车载重的数值。但是该技术方案没有考虑其他的影响因素，测量数值不够精确。
[0006]再例如现有技术中，专利文献CN208315002U公开了一种车辆载重实时监测与监控系统，包括载重检测模块、声光报警模块、无线发送模块、数据存储模块、无线接收模块、控制中心数据处理系统，以及道路拍摄设施。载重检测模块由压力检测装置、单片机控制构件及GPS定位终端子模块构成；无线接收模块内含有无线接收设备和单片机控制构件。车辆载重实时监测与监控系统能让驾驶员能随时掌握车辆载重信息，也能使得交通监管部门实时监控在行车辆的载重状况。但是该技术方案由于达到更全面的考量，从而失去了准确及高效地对车辆载重进行监测与监管的目的。
技术实现思路
[0007]为了解决上述技术问题，本专利技术提出了一种轮胎载重智能监控装置，包括传感器
单元、传感器处理单元、分析单元和控制单元；
[0008]所述传感器单元包括多个磁力传感器、超声波探测器及温度传感器；所述多个磁力传感器用于监测轮胎的高度变化量，超声波探测器用于测量超声波由发射到被地面返回的时间数据，温度传感器用于测量车辆底部温度数据；
[0009]所述传感器处理单元包括存储器装置、温度补偿模块、胎压处理模块和距离处理模块；存储器装置用于对接收到的探测信息进行存储，温度补偿模块利用所述温度数据对超声波声速进行补偿，距离处理模块利用时间数据以及补偿后的声速数据计算车辆的悬架到地面的距离变化量；胎压处理模块利用距离处理模块输出的距离变化量和磁力传感器测得的磁条高度变化量，计算轮胎压力变化量；
[0010]所述分析单元将传感器处理单元输出的轮胎压力变化量计算每个轮胎所承受的载重量及车辆总载重量；
[0011]所述控制单元通过比较车辆总载重量与车辆限定载重量来判断车辆是否超重，通过比较车辆各轮胎之间的载重量来判断货车是否偏重。
[0012]进一步地，胎压处理模块通过下式(1)进行计算轮胎压力变化量，P代表轮胎压力变化量，x代表磁条高度的变化量，a代表不同轮胎的弹性系数，P0代表初始胎压，x
’
代表车辆的悬架到地面的距离变化量，S为轮胎对地接触面积。
[0013]P＝a(x
‑
x
’
)/S
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(1)。
[0014]进一步地，所述分析单元根据每个轮胎的压力变化量P计算该轮胎所承受的载重量，计算函数表达式如下:
[0015][0016]其中P0为轮胎的初始压力，P代表轮胎压力变化值，R为轮胎外圆半径，r为轮胎内圆半径，T0为车辆底部的初始温度，T为温度的变化，g为重力加速度，b为轮胎长度；设货车有n个规格一致的轮胎，那么货车总载重量为n个轮胎载重质量之和:
[0017][0018]进一步地，所述控制单元包括轮胎建模单元、转向建模单元和动力系统建模单元；
[0019]所述轮胎建模单元在控制面板上显示胎压过高的车轮或者多个轮胎分别承受的重量，提醒驾驶员对货物的分布进行调整或者对轮胎进行补气或者更换；
[0020]所述转向建模单元根据轮胎建模单元对偏重程度的判断，结合转向角和转向扭矩，显示车辆转向时最大可以执行的车轮转向角；
[0021]动力系统建模单元根据轮胎建模单元对车辆总载重量的判断，显示车辆维持动力时所需的最小马力值以及车辆能通过的承重桥的极限值。
[0022]进一步地，所述超声波探测器及温度传感器安装在车辆底部的悬架上，通电后超声波传感器不断的向地面发送超声波信号，再检测地面返回的超声波信号，超声波探测器通过内部的定时器测量该信号的脉宽，得到超声波由发射到返回的时间数据；温度传感器采集车底温度数据，分析单元中的温度补偿模块利用温度数据对超声波声速进行补偿，声速与温度的关系满足：声速＝332+0.607*温度。
[0023]进一步地，所述磁力传感器包括垂杆、一对磁条及压电薄膜，垂杆一端固定在车体对应轮胎的部分，另一端悬出车体，并悬于轮胎外侧，并通过压电薄膜与固定磁条一固定连
接，磁条二设置在轮胎边缘，随着轮胎的转动而转动，两个磁条的相同磁极或者不同磁极相对设置。
[0024]进一步地，传感器单元还包括唤醒单元，由传感器处理单元定时通过唤醒单元对磁力传感器、超声波探测器及温度传感器主动发起通信。
[0025]本专利技术还提出了一种轮胎载重智能监控方法，通过上述智能监控装置实现，包括如下步骤：
[0026]S01:多个磁力传感器测量车辆每个轮胎上的磁极排斥力，转换为电压信号，并发送给传感器处理器。
[0027]S02：传感器处理器将电压信号转化为位于轮胎上的磁条转动的最高点的高度变化量x与轮胎压力变化的函数。
[0028]S03：超声波传感器测量的超声波一次往返的时间数据，温度传感器测量车辆底部温度数据，并发送给传感器处理器；
[0029]S04：传感器处理器利用温度数据对超声波声速进行补偿，利用补偿后的声速和超声波传感器测得的距离数据计算车辆的悬架到地面的距离变化量x
’
；
[0030]本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种轮胎载重智能监控装置，其特征在于，包括传感器单元、传感器处理单元、分析单元和控制单元；所述传感器单元包括多个磁力传感器、超声波探测器及温度传感器；所述多个磁力传感器用于监测轮胎的高度变化量，超声波探测器用于测量超声波由发射到被地面返回的时间数据，温度传感器用于测量车辆底部温度数据；所述传感器处理单元包括存储器装置、温度补偿模块、胎压处理模块和距离处理模块；存储器装置用于对接收到的探测信息进行存储，温度补偿模块利用所述温度数据对超声波声速进行补偿，距离处理模块利用所述时间数据以及补偿后的声速数据计算车辆的悬架到地面的距离变化量；胎压处理模块利用距离处理模块输出的距离变化量和磁力传感器测得的磁条高度变化量，计算轮胎压力变化量；所述分析单元根据传感器处理单元输出的轮胎压力变化量计算每个轮胎所承受的载重量及车辆总载重量；所述控制单元通过比较车辆总载重量与车辆限定载重量来判断车辆是否超重，通过比较车辆各轮胎之间的载重量来判断货车是否偏重。2.根据权利要求1所述的智能监控装置，其特征在于，胎压处理模块通过下式(1)进行计算轮胎压力变化量，P代表轮胎压力变化量，x代表位于轮胎上的磁条转动的最高点的高度变化量，a代表不同轮胎的弹性系数，P0代表初始胎压，x
’
代表车辆的悬架到地面的距离变化量，S为轮胎对地接触面积，P＝a(x
‑
x
’
)/S
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(1)。3.根据权利要求2所述的智能监控装置，其特征在于，所述分析单元根据每个轮胎的压力变化量P计算该轮胎所承受的载重量，计算函数表达式如下:其中P0为轮胎的初始压力，P代表轮胎压力变化值，R为轮胎外圆半径，r为轮胎内圆半径，T0为车辆底部的初始温度，T为温度的变化量，g为重力加速度，b为轮胎长度；设货车有n个规格一致的轮胎，那么货车总载重量为n个轮胎载重质量之和:4.根据权利要求1所述的智能监控装置，其特征在于，所述控制单元包括轮胎建模单元、转向建模单元和动力系统建模单元；所述轮胎建模单元在控制面板上显示胎压过高的车轮或者多个轮胎分别承受的载重量，提醒驾驶员对货物的分布进行调整或者对轮胎进行补气或者更换；所述转向建模单元根据轮胎建模单元对偏重程度的判断，结合转向角和转向扭矩，显示车辆转向时最大可以执行的车轮转向角；动力系统建模单元根据轮胎建模单元对车辆总载重量的判断，显示车辆维持动力时所需的最小马力值以及车辆能通过的承重桥的极限值。5.根据...
【专利技术属性】
技术研发人员：项大兵，苏宇，张舜，朱杰，
申请(专利权)人：江苏路必达物联网技术有限公司，
类型：发明
国别省市：
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