[发明专利]汽车轮胎气压的复合式监测装置及其监测方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种汽车行驶时轮胎气压的复合式监测装置及其监测方法。

背景技术

 轮胎气压是影响汽车安全行驶的重要因素之一。气压过低，轮胎变形增大，行驶阻力增大，易造成轮胎温度急剧升高，轮胎强度下降，可能导致轮胎帘子布断裂而造成爆胎；气压过高，使轮胎接地面积减小，附着系数和附着力减小，使轮胎安全性降低。因此，保持轮胎气压在正常的范围，不仅能够保障行驶安全，还能节省燃油和延长轮胎寿命。

轮胎气压监测系统（TPMS）具有在汽车行驶中检测轮胎气压，并在气压异常时给与报警，能够确保汽车行驶安全。在现有技术中，TPMS主要有直接式和间接式两大类。直接式TPMS是利用安装在每一个轮胎里的以锂离子电池为电源的压力传感器来测量轮胎的气压和温度。这些传感器用射频信号将压力和温度信息传送到中央接收主机里，中央主机对信息进行处理后在仪表板上显示出来，从而实现对各轮胎气压进行监测。直接式TPMS测量轮胎气压精度较高，但是成本较高，无线传输受天气和环境影响大，使用寿命受电池寿命限制。间接式TPMS则是通过采集和处理ABS轮速传感器信号，分析计算出受轮胎气压影响的其它物理量及其变化来间接判断轮胎气压。如燕山大学韩宗奇教授公开了一种行驶中汽车轮胎气压的检测方法（专利号：ZL2008 1 0054917.4）。该方法通过对行驶中汽车各个轮速传感器输出的脉冲信号进行采集、整理、分析、比较、判断等处理步骤来预报行驶中汽车轮胎气压的异常状况。间接式TPMS成本低，安装容易，寿命长。但检测精度和实时性不如直接式TPMS。

发明内容

为了综合上述两种TPMS的优点，克服技术上的不足，本发明提供一种汽车轮胎气压的复合式监测装置及其监测方法，该发明能实时的、动态的、较准确的监测行驶中的轮胎气压。在汽车行驶过程中，即直接检测1号车轮的轮胎气压，又同时采集4个车轮轮速传感器的脉冲数，利用上述两种关系，得到另外3个车轮较准确的轮胎气压。

本发明解决其技术问题采用的技术方案是：一种汽车轮胎的复合式气压监测装置，包括压力传感器1、轮速传感器（2、3、4、5）和TPMS主机（8）。所述装置在其中一个车轮的轮胎内安装压力传感器1、无线发射天线（6），主机接收天线（7）安装在轮罩的内侧，所述压力传感器1直接检测该轮胎的气压和温度，并且通过无线发射天线、主机接收天线将射频（RF）信号，经过无线接收处理电路传输到TPMS主机（8），TPMS主机（8）将信号处理成轮胎充气压力；同时，使用轮速传感器（2、3、4、5），采用间接式方法检测另外几个车轮的轮胎气压。

一种使用汽车轮胎的复合式气压监测装置的监测方法，所述方法包括以下步骤：

步骤1：

用实车试验得到1号车轮轮胎气压与该车轮脉冲数与汽车行驶速度之间的关系，画出MAP图，并将MAP图拟合成多项式：

式中：

P₁—1号车轮轮胎气压；

—1号车轮脉冲数；

—汽车行驶车速；

、、、、、—拟合系数；

步骤2：

将4个车轮的ABS轮速传感器（2、3、4、5）的信号进行采集，或者从汽车的CAN总线上读取ABS轮速传感器数据；通过标定找出1号车轮脉冲数与2、3、4号车轮脉冲数之间在不同车速、不同轮胎气压时的数学关系；

步骤2.1：

保持4个车轮的轮胎气压为正常值，使汽车匀速直线行驶，采集4个车轮轮速传感器的脉冲，当1号车轮脉冲数达到一定值时停止采集，4个车轮的脉冲数分别为:、、、，计算各车轮脉冲数与1号车轮脉冲数之间的比例系数：

其中：

、、、——其中右上角“1”表示第一次试验，右下角“1~4”分别为左前轮、右前轮、右后轮和左后轮4个车轮，下同；

——为该特定车速时第j号车轮脉冲数与1号车轮脉冲数的比例系数，j = 1~4；

步骤2.2：

改变汽车行驶车速，重复步骤2.1所述试验，分别得到相应车速下4个车轮脉冲数与1号车轮脉冲数的比例系数，由组成比例系数矩阵[K]:

其中：

j = 1~4，表示4个车轮；i = 1~m，表示m种不同的车速的第i种车速；

步骤2.3：

将系数矩阵[K]的每一行拟合成车速的函数，得到、、、与车速的关系：