一种利用角度计算轮胎垂直载荷实时监测方法及载荷实时监测的轮胎技术

本发明专利技术提供一种利用角度计算轮胎垂直载荷实时监测方法及载荷实时监测的轮胎，通过将传感器安装在轮胎侧壁，当轮胎起步滚动时，传感器Z轴加速度进行采样，通过轮胎转速计算设置在轮胎侧壁的传感器进入轮胎接地印痕区域时间；当轮胎转速计算轮胎的传感器进入轮胎接地印痕区域时，传感器的Z轴加速度在前半采样周期中存在负值，且采样周期中获得的绝对值大于设定阈值时，传感器采样获得轮胎X轴加速度与轮胎Y轴加速度，通过轮胎X轴加速度与轮胎Y轴加速度计算获得值；步骤13）每次采样获得的值均与前值进行比较，则将采样区间内获得的最小作为发送数据，发送至车载终端，车载终端获得传感器发送的数据，通过载荷对应表估算获得车辆载荷。载荷对应表估算获得车辆载荷。载荷对应表估算获得车辆载荷。

【技术实现步骤摘要】
一种利用角度计算轮胎垂直载荷实时监测方法及载荷实时监测的轮胎


[0001]本专利技术涉及轮胎监测领域，更具体的说，它涉及一种利用角度计算轮胎垂直载荷实时监测方法及载荷实时监测的轮胎。

技术介绍

[0002]胎压监测系统(tire pressure monitoring system)可以监测轮胎的气压和温度。而更为完善的轮胎状态监测系统，又称智能轮胎系统，通过采集更多的有用信号以实现更多的功能。它是将微型传感器埋入轮胎内部，直接监测轮胎的各项参数(轮胎胎压、胎温、垂向载荷、磨损状况、六分力和轮胎路面附着系数)等信息，并提供给车辆的动力控制系统。实时获取轮胎受力信息是智能轮胎的一个重要研究内容，对汽车力学控制有着重要的意义，轮胎力的实时测量一直备受国内外学者关注。然而由于轮胎系统的非线性，难以直接获取轮胎力信息，诸多研究中大多是通过间接的方式推导或估算得到轮胎力。
[0003]现有技术中，专利CN201410071985.7公开了通过台架试验标定处轮胎的垂直载荷与轮胎参数的映射关系，然后通过GPS车速测试设备、轮胎压力监测系统及ABS轮速传感器等获取映射关系所需要的汽车行驶参数，从而获得汽车行驶过程中轮胎载荷。
[0004]然而，现有技术都是将传感器设置在轮胎胎冠底部，利用轮胎胎冠底部的离心加速度值，来估算轮胎接地印痕长度，从而标定出轮胎垂直载荷。但是，轮胎胎冠底部的加速度大小，随车辆的速度波动太大(以13R22.5全钢胎为例，车速10Km/h时离心加速为15.4m2/s,车速90Km/h时离心加速为1250m2/s，一般加速度量程选择在
±
200g左右)。为提高测量精度，大都会采用固定车速时开启测量载荷(如车速60Km/h)。然而上述技术方案存在如下技术缺陷，例如：1、不能在低速或车辆缓动的情况下测量轮胎载荷(如：无法装载货后缓慢移动车辆进行车辆载荷监测)；2、轮胎滚动周期内都必须高频的进行加速度采样，增加电池电能消耗。3、容易被钉子刺中轮胎胎冠底部传感器而损坏。

技术实现思路

[0005]本专利技术克服了现有技术的不足，提供了一种利用角度计算轮胎垂直载荷实时监测方法及载荷实时监测的轮胎。
[0006]为了解决上述技术问题，本专利技术的技术方案如下：
[0007]一种利用角度计算轮胎垂直载荷实时监测方法，包括如下步骤：
[0008]步骤11)将传感器安装在轮胎侧壁，当轮胎起步滚动时，传感器Z轴加速度进行采样，通过轮胎转速计算设置在轮胎侧壁的传感器进入轮胎接地印痕区域时间；
[0009]步骤12)当轮胎转速计算轮胎的传感器进入轮胎接地印痕区域时，传感器的Z轴加速度在前半采样周期中存在负值，且采样周期中获得的绝对值大于设定阈值时，传感器采样获得轮胎X轴加速度与轮胎Y轴加速度，通过轮胎X轴加速度与轮胎Y轴加速度计算获得tanθ值；
[0010]步骤13)每次采样获得的tanθ值均与前值进行比较，则将采样区间内获得的最小tanθ作为发送数据，发送至车载终端；
[0011]步骤14)车载终端获得传感器发送的数据，通过载荷对应表估算获得车辆载荷。
[0012]进一步的，所述传感器为三轴加速度传感器，其Z轴加速度为周向加速度。
[0013]进一步的，所述载荷对应表通过如下步骤获得：
[0014]31)将安装有传感器的轮胎安装到载荷标定设备上，充入标准的气压；
[0015]32)对轮胎加载到最大载荷，通过激励装置，启动传感器内部标定程序，缓慢滚动轮胎，让传感器找到轮胎最大角度变形处；
[0016]33)轮胎静止不动，载荷标定设备从最大载荷开始连续减小负载到0，再从0加载到最大载荷，传感器记录整个过程的角度变化数据；
[0017]34)将传感器角度变化数据与载荷关系将通过载荷标定设备自动上传存储，从而获得载荷标定对应表。
[0018]进一步的，所述载荷对应表可以为tanθ值与载荷关系。
[0019]进一步的，步骤12)中，当轮胎的传感器进入轮胎印痕区域时，传感器采用低速采样率f1实时采集轮胎滚动方向Z轴加速度，并实时与设定阈值进行比较，当传感器的Z轴加速度在前半采样周期中存在负值，且前半采样周期中获得的绝对值大于设定阈值的绝对值时；，触发传感器的Y轴加速度与传感器的X轴加速度进行高频采样率f
n
，滤波后计算获得tanθ值。
[0020]进一步的，当连续三次计算获得的tanθ值都是逐次变大时，传感器的X轴加速度与传感器的Y轴加速度停止高频采样率f
n
。
[0021]进一步的，载荷标定设备自动上传云端，云端结合传感器角度变化数据与载荷关系计算出转换出不同气压、温度和转速下的载荷对应表。
[0022]一种载荷实时监测的轮胎，利用角度轮胎垂直载荷实时监测方法获得实时载荷。
[0023]本专利技术相比现有技术优点在于：
[0024]1、本专利技术与现有技术不同，本专利技术并不通过检测径向离心加速度来计算监测实时载荷，因此，当车辆轮胎低速滚动时(如：刚装完货物时移动车辆就要知道载货重量)，轮胎冠底部加速度值过小，由于大量程加速度在加速度值较小时分辨率不够，从而影响载荷的测量精度。
[0025]2、由于与载荷计算相关的加速度测量区间仅在接地印痕区，而接地印痕区加速度值为重力加速度值在X、Y轴的矢量分解，因此不需要大量程加速度计，而小量程加速度计成本较低，从而降低了制造成本。
[0026]3、采用三轴加速度芯片，基于Z轴加速度的绝对值与设定的阈值的绝对值比较，在非印痕区，通过轮胎转速进行计算，此时传感器只有Z轴进行低频采样，X轴和Y轴可以处于休眠或者低频采样状态，当进入接地印痕区时，传感器的Z轴加速度以较低的频率进行采样，当采样获得的Z轴加速度值在前半周期中存在负值，且前半周期内Z轴加速度的绝对值大于设定阈值的绝对值时，触发轮传感器轮胎X加速度与传感器Y加速度高频采样。也就是三轴加速度芯片并不需要全程开启，其通过Z轴加速度值判断在需要时进行高频采样工作，减少了电量的消耗。
附图说明
[0027]图1为三轴加速度传感器安装方向示意图；
[0028]图2为三轴加速度传感器设置在轮胎侧面位置示意图；
[0029]图3为13R22.5轮胎加载前后变化示意图；
[0030]图4为轮胎一周过程中理论状态下Z轴加速度变化示意图图；
[0031]图5为轮胎滚动过程中的倾角变化示意图。
具体实施方式
[0032]下面具体实施方式对本专利技术进一步说明。
[0033]针对本专利技术的实施方式，角度变化大利于传感器测量和提高分辨率，因此对应不同型号的轮胎传感器的放置位置应满足：1)倾角变化较大，2)角度变化范围与水平面呈30
°
到60
°
之间区域。角度选择在该范围内有益于使用三角函数时有个较好的斜率区间，便于提高计算精度。
[0034]为了进一步的说明本专利技术的技术方案，实本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种利用角度计算轮胎垂直载荷实时监测方法，其特征在于，包括如下步骤：步骤11)将传感器安装在轮胎侧壁，当轮胎起步滚动时，传感器Z轴加速度进行采样，通过轮胎转速计算设置在轮胎侧壁的传感器进入轮胎接地印痕区域时间；步骤12)当轮胎转速计算轮胎的传感器进入轮胎接地印痕区域时，传感器的Z轴加速度在前半采样周期中存在负值，且采样周期中获得的绝对值大于设定阈值时，传感器采样获得轮胎X轴加速度与轮胎Y轴加速度，通过轮胎X轴加速度与轮胎Y轴加速度计算获得tanθ值；步骤13)每次采样获得的tanθ值均与前值进行比较，则将采样区间内获得的最小tanθ作为发送数据，发送至车载终端；步骤14)车载终端获得传感器发送的数据，通过载荷对应表估算获得车辆载荷。2.根据权利要求1所述的一种利用角度轮胎垂直载荷实时监测方法，其特征在于，所述传感器为三轴加速度传感器，其Z轴加速度为周向加速度。3.根据权利要求1所述的一种轮胎垂直载荷实时监测方法，其特征在于，所述载荷对应表通过如下步骤获得：步骤31)将安装有传感器的轮胎安装到载荷标定设备上，充入标准的气压；步骤32)对轮胎加载到最大载荷，通过激励装置，启动传感器内部标定程序，缓慢滚动轮胎，让传感器找到轮胎最大角度变形处；步骤33)轮胎静止不动...

【专利技术属性】
技术研发人员：闵俊杰，金星，林文浩，许航，褚立，
申请(专利权)人：知轮杭州科技有限公司，
类型：发明
国别省市：