一种汽车轮胎载荷估计方法与系统技术方案

本发明专利技术涉及汽车电子技术领域，具体涉及一种汽车轮胎载荷估计方法与系统，本发明专利技术利用轮胎模块和中央模块实现汽车轮胎载荷的估计。轮胎模块提取轮胎接地特征和接地周期信号，发送给车内的中央模块。在汽车直线匀速行驶时，利用接收轮胎模块的轮胎压力、接地特征和接地周期进行轮胎载荷的估计。本发明专利技术综合考虑轮胎旋转过程中径向加速度和纵向加速度的变化，提取轮胎接地特征和接地周期信号，通过轮胎接地特征、轮胎接地周期、轮胎压力和轮胎磨损程度信息的一次函数、交叉项和二次函数的加权和进行轮胎载荷的估计，充分利用了轮胎压力、接地特征、接地周期和磨损程度的信息，估计结果更加准确，参数辨识容易，估计过程更加简单，具有更好的自适应性。好的自适应性。好的自适应性。

【技术实现步骤摘要】
一种汽车轮胎载荷估计方法与系统


[0001]本专利技术涉及汽车电子
，具体涉及一种汽车轮胎载荷估计方法与系统。

技术介绍

[0002]汽车轮胎是汽车接触地面的唯一部件，汽车的驱动力、制动力和转向力都通过轮胎发挥作用。轮胎载荷是轮胎重要的状态参数，直接影响轮胎的受力情况。通过获取轮胎的载荷信息可以优化发动机控制提高汽车驾驶的经济性，优化轮胎的制动力分配，提高汽车驾驶的安全性和舒适性。
[0003]直接进行轮胎载荷的测量难度较大，目前一般通过轮胎内安装的加速度传感器的测量信息估计轮胎载荷的变化。在2006年11月8日公布的申请号为200380110584.8的专利“车辆行驶期间检测轮胎载荷的方法和系统”，通过轮胎旋转一周中径向加速度信号两个峰值之间的距离表示轮胎接地长度，利用接地长度的正切函数或二分之一次幂函数估计载荷的变化。
[0004]在这种估计方法中，接地长度采用径向加速度峰值之间的距离表示，存在一定的误差，另外，没有考虑轮胎压力、速度和磨损程度的变化。在2020年11月24日公布的申请号为202010733445.6的专利“一种轮胎实时载荷辨识装置及方法”，考虑轮胎压力和速度的影响，利用轮胎接地长度、速度和压力的非线性函数估计载荷。接地长度仍然采用径向加速度峰值之间的距离表示，存在一定的误差，另外，函数关系比较复杂，参数的准确辨识难度较大，影响估计的精度。

技术实现思路

[0005]本专利技术的目的是针对现有技术中的上述不足，提供了一种汽车轮胎载荷估计方法与系统，充分利用轮胎内安装的径向加速度传感器、纵向加速度传感器和压力传感器测量信息，考虑轮胎压力、速度和磨损程度的影响，通过简单的函数估计轮胎载荷的变化，降低参数辨识的难度，提高汽车轮胎载荷估计的准确性和自适应性。
[0006]本专利技术的目的通过以下技术方案实现：一种汽车轮胎载荷估计方法，包括安装于汽车轮胎的轮胎模块以及安装于汽车内的中央模块；包括以下步骤：
[0007]S1、中央模块判断汽车启动之后，汽车内的中央模块向轮胎模块发送唤醒命令，唤醒轮胎模块；
[0008]S2、轮胎模块测量轮胎的压力、温度、纵向加速度和径向加速度，进行测量信号的处理和判断，通过平滑滤波去除干扰噪声后提取轮胎的接地特征和接地周期信息；
[0009]S3、中央模块通过CAN总线接收汽车的速度、加速度和转向角信息，通过无线方式接收轮胎模块发送的轮胎的压力、温度、接地特征和接地周期信息，根据汽车的速度、加速度和转向角信息判断汽车行驶状态，若汽车是直线匀速行驶状态，进入步骤S4，否则返回步骤S2；
[0010]S4、中央模块利用接收到的轮胎的压力、温度、接地特征和接地周期信息进行轮胎
载荷估计，根据轮胎载荷估计、轮胎的压力和轮胎的温度进行轮胎安全性判断，若轮胎是安全的，中央模块通过液晶屏显示轮胎的压力、温度、轮胎载荷和安全状态，然后返回步骤S2，否则进入步骤S5；
[0011]S5、中央模块向报警显示装置发送报警信息，显示轮胎的压力、温度、轮胎载荷和安全状态信息，提醒驾驶人员注意，进行及时的处理，在处理完成之后，报警信息消失，轮胎危险解除，返回步骤S2；
[0012]其中在步骤S2中，轮胎模块利用测量得到的纵向加速度和径向加速度提取轮胎的接地特征和接地周期信息；
[0013]轮胎的接地特征由根据测量的径向加速度提取的峰值接地时间、均值接地时间、左宽、左高、左面积、右宽、右高、右面积、谷底高度和陷面积以及根据测量的纵向加速度提取的极大值、极小值、宽度和面积的部分或全部组成；
[0014]所述径向加速度的峰值接地时间是一个周期内径向加速度连续两个峰值之间的距离；
[0015]所述径向加速度的均值接地时间是一个周期内达到第一个峰值之后，提取第一次最接近均值的点为第一个均值点，在第一个均值点之后和第二个峰值之前，提取最接近均值的点为第二个均值点，第一个和第二个均值点之间的距离为均值接地时间；
[0016]所述径向加速度的左宽是第一个均值点和第一个峰值之间的距离；
[0017]所述径向加速度的左高是径向加速度在第一个峰值位置的幅值与径向加速度在第一个均值点位置的幅值的差；
[0018]所述径向加速度的左面积是第一个峰值和第一个均值点之间径向加速度幅值与径向加速度均值的幅值之差的累加和；
[0019]所述径向加速度的右宽是第二个均值点和第二个峰值之间的距离；
[0020]所述径向加速度的右高是径向加速度在第二个峰值位置的幅值与径向加速度在第二个均值点位置的幅值的差；
[0021]所述径向加速度的右面积是第二个均值点和第二个峰值之间径向加速度幅值与径向加速度均值的幅值之差的累加和；
[0022]所述径向加速度的谷底高度是第一个均值点和第二个均值点之间最低点的径向加速度的幅值和径向加速度均值的幅值的差；
[0023]径向加速度的陷面积是第一个均值点和第二个均值点之间的径向加速度幅值和径向加速度均值的幅值的差的累加和。
[0024]所述径向加速度的均值是连续采集至少1个周期的径向加速度信号求均值得到；
[0025]所述纵向加速度的极大值是纵向加速度在一个周期内的极大值位置的纵向加速度幅值和纵向加速度均值的幅值的差；
[0026]所述纵向加速度的极小值是纵向加速度在一个周期内的极小值位置的纵向加速度幅值和纵向加速度均值的幅值的差；
[0027]所述纵向加速度的宽度是纵向加速度的极大值和极小值之间的距离；
[0028]所述纵向加速度的面积是纵向加速度极大值点和极小值点之间的纵向加速度的幅值和极小值点的纵向加速度幅值的差的累加和；
[0029]所述纵向加速度的均值是采集至少1个周期的纵向加速度信号求均值得到；
[0030]所述接地周期信息是轮胎径向加速度在连续两个周期内检测到的两个最小值之间的距离。
[0031]本专利技术进一步设置为，所述接地特征为径向加速度和纵向加速度不同特征的加权和：
[0032][0033]式中F为接地特征，f
k
为径向加速度和纵向加速度的不同特征，可以从径向加速度峰值接地时间、径向加速度均值接地时间、径向加速度左宽、径向加速度左高、径向加速度左面积、径向加速度右宽、径向加速度右高、径向加速度右面积、径向加速度谷底高度、径向加速度陷面积、纵向加速度极大值、纵向加速度极小值、纵向加速度宽度以及纵向加速度面积中进行选择，c
k
为选择的径向加速度和纵向加速度特征f
k
对应的加权系数，加权系数根据不同特征和轮胎载荷之间的相关性通过实验测试获取，m为选择的径向加速度和纵向加速度特征的数量。
[0034]本专利技术进一步设置为，轮胎接地特征为径向加速度和纵向加速度不同特征变换的加权和：
[0035][0036]式中F为接地特征，为径向加速度和纵向加速度的不同特征变换的结果，可以从径向加速度峰值接地时间/接地周期信息、径向加速度本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种汽车轮胎载荷估计方法，其特征在于：包括安装于汽车轮胎的轮胎模块以及安装于汽车内的中央模块；包括以下步骤：S1、中央模块判断汽车启动之后，汽车内的中央模块向轮胎模块发送唤醒命令，唤醒轮胎模块；S2、轮胎模块测量轮胎的压力、温度、纵向加速度和径向加速度，进行测量信号的处理和判断，通过平滑滤波去除干扰噪声后提取轮胎的接地特征和接地周期信息；S3、中央模块通过CAN总线接收汽车的速度、加速度和转向角信息，通过无线方式接收轮胎模块发送的轮胎的压力、温度、接地特征和接地周期信息，根据汽车的速度、加速度和转向角信息判断汽车行驶状态，若汽车是直线匀速行驶状态，进入步骤S4，否则返回步骤S2；S4、中央模块利用接收到的轮胎的压力、温度、接地特征和接地周期信息进行轮胎载荷估计，根据轮胎载荷估计、轮胎的压力和轮胎的温度进行轮胎安全性判断，若轮胎是安全的，中央模块通过液晶屏显示轮胎的压力、温度、轮胎载荷和安全状态，然后返回步骤S2，否则进入步骤S5；S5、中央模块向报警显示装置发送报警信息，显示轮胎的压力、温度、轮胎载荷和安全状态信息，提醒驾驶人员注意，进行及时的处理，在处理完成之后，报警信息消失，轮胎危险解除，返回步骤S2；其中在步骤S2中，轮胎模块利用测量得到的纵向加速度和径向加速度提取轮胎的接地特征和接地周期信息；轮胎的接地特征由根据测量的径向加速度提取的峰值接地时间、均值接地时间、左宽、左高、左面积、右宽、右高、右面积、谷底高度和陷面积以及根据测量的纵向加速度提取的极大值、极小值、宽度和面积的部分或全部组成；所述径向加速度的峰值接地时间是一个周期内径向加速度连续两个峰值之间的距离；所述径向加速度的均值接地时间是一个周期内达到第一个峰值之后，提取第一次最接近均值的点为第一个均值点，在第一个均值点之后和第二个峰值之前，提取最接近均值的点为第二个均值点，第一个和第二个均值点之间的距离为均值接地时间；所述径向加速度的左宽是第一个均值点和第一个峰值之间的距离；所述径向加速度的左高是径向加速度在第一个峰值位置的幅值与径向加速度在第一个均值点位置的幅值的差；所述径向加速度的左面积是第一个峰值和第一个均值点之间径向加速度幅值与径向加速度均值的幅值之差的累加和；所述径向加速度的右宽是第二个均值点和第二个峰值之间的距离；所述径向加速度的右高是径向加速度在第二个峰值位置的幅值与径向加速度在第二个均值点位置的幅值的差；所述径向加速度的右面积是第二个均值点和第二个峰值之间径向加速度幅值与径向加速度均值的幅值之差的累加和；所述径向加速度的谷底高度是第一个均值点和第二个均值点之间最低点的径向加速度的幅值和径向加速度均值的幅值的差；径向加速度的陷面积是第一个均值点和第二个均值点之间的径向加速度幅值和径向
加速度均值的幅值的差的累加和。所述径向加速度的均值是连续采集至少1个周期的径向加速度信号求均值得到；所述纵向加速度的极大值是纵向加速度在一个周期内的极大值位置的纵向加速度幅值和纵向加速度均值的幅值的差；所述纵向加速度的极小值是纵向加速度在一个周期内的极小值位置的纵向加速度幅值和纵向加速度均值的幅值的差；所述纵向加速度的宽度是纵向加速度的极大值和极小值之间的距离；所述纵向加速度的面积是纵向加速度极大值点和极小值点之间的纵向加速度的幅值和极小值点的纵向加速度幅值的差的累加和；所述纵向加速度的均值是采集至少1个周期的纵向加速度信号求均值得到；所述接地周期信息是轮胎径向加速度在连续两个周期内检测到的两个最小值之间的距离。2.根据权利要求1所述的一种汽车轮胎载荷估计方法，其特征在于：所述接地特征为径向加速度和纵向加速度不同特征的加权和：式中F为接地特征，f
k
为径向加速度和纵向加速度的不同特征，可以从径向加速度峰值接地时间、径向加速度均值接地时间、径向加速度左宽、径向加速度左高、径向加速度左面积、径向加速度右宽、径向加速度右高、径向加速度右面积、径向加速度谷底高度、径向加速度陷面积、纵向加速度极大值、纵向加速度极小值、纵向加速度宽度以及纵向加速度面积中进行选择，c
k
为选择的径向加速度和纵向加速度特征f
k
对应的加权系数，加权系数根据不同特征和轮胎载荷之间的相关性通过实验测试获取，m为选择的径向加速度和纵向加速度特征的数量。3.根据权利要求1所述的一种汽车轮胎载荷估计方法，其特征在于：所述轮胎接地特征为径向加速度和纵向加速度不同特征变换的加权和：式中F为接地特征，为径向加速度和纵向加速度的不同特征变换的结果，可以从径向加速度峰值接地时间/接地周期信息、径向加速度均值接地时间/接地周期信息、径向加速度左宽/接地周期信息、径向加速度左高*接地周期信息、径向加速度左面积*接地周期信息、径向加速度右宽/接地周期信息、径向加速度右高*接地周期信息、径向加速度右面积*接地周期信息、径向加速度谷底高度*接地周期信息、径向加速度陷面积*接地周期信息、纵向加速度极大值*接地周期信息、纵向加速度极小值*接地周期信息、纵向加速度宽度/接地周期信息以及...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘沛钊，张向文，陈凯文，唐干旋，邝国华，
申请(专利权)人：广东合微集成电路技术有限公司，
类型：发明
国别省市：