[发明专利]一种车辆行驶期间检测轮胎动态垂直载荷的方法及系统

说明书

本发明公开了一种车辆行驶期间检测轮胎动态垂直载荷的方法，载荷检测方法包括GPS车速测试部件测定车辆运行速度v；轮胎压力监测系统测定轮胎实时气压Pre；位移传感器测定位移传感器安装基准面相对于地面的实时距离L；控制器实时收集v、Pre和L并利用公式（1）‑（3）进行处理获得轮胎的实时载荷Load。其中，通过测定轮胎上特定点对地距离的变化、实时测量出车辆运行的速度和轮胎的气压，进而获得轮胎的实时载荷，得到精确的垂向实时载荷信息，载荷数值精度高。

技术领域

本发明属于车辆检测技术领域，具体涉及一种车辆行驶期间检测轮胎动态垂直载荷的方法及系统。

背景技术

轮胎运行时的载荷和气压直接影响轮胎的使用寿命和安全性，气压过高、载荷过大，可能会导致轮胎爆胎，进而造成财产损失，甚至人员伤亡；气压过低则会导致轮胎油耗上升、磨耗性能下降，进而影响经济性。结合充气轮胎的固有特性，合理的气压、载荷组合能够明显提高轮胎使用的安全性和经济性，故对于消费者的轮胎选用及轮胎厂家对轮胎规格型号的推荐来说，真实、可靠的轮胎使用气压和载荷至关重要。对于轮胎的充气压力目前监测手段非常成熟、方便，比如定期使用气压表检测轮胎气压、装配轮胎压力监测系统(TirePressure Monitoring System，TPMS)后的轮胎可以实时监测轮胎的充气压力等。

对于轮胎实时载荷（垂向载荷）的测量或检测技术手段目前主要有以下几种：

加速度法：专利公开号为CN1860042A，专利名称为车辆行驶期间检测轮胎载荷的方法和系统，该专利中提及采用在轮胎内腔特定位置放置加速度计的方法来测量轮胎的接地长度，再根据轮胎力学和结构数据映射轮胎垂直载荷。该方法的关键在于获得准确的轮胎接地长度和接地长度与垂直载荷之间的相关性。轮胎的接地长度取决于车辆运行的速度、轮胎的负荷、轮胎的气压即轮胎运行时的温度上升所致的气压上升、轮胎与界面（地面）的接触状况、轮胎的磨损情况等，若不能够妥善、系统地修正以上因素带来的影响，对于轮胎垂直载荷的检测误差将是难以忽略的。综上所述，该专利所涉及的轮胎垂直载荷检测方法难以量产用于实际车辆，尤其是使用条件相对恶劣的卡客车。专利公开号为CN103786533B，专利名称为一种汽车行驶过程中轮胎载荷实时监测系统，该专利对轮胎下沉量的获取是通过加速度法间接获取的，受车辆的振动特性和道路的平整度影响大；对于载荷的估算也没有考虑车轮高速滚动情况下离心力的影响，即轮胎运行速度的影响，这两点影响因素极大地降低了该方法对轮胎动态载荷的估算精度。此外，该专利所述的ABS轮速传感器目前在国内大部分卡客车上都未配备，因此改方法的适用性不强。

胎侧变形测量法（即图像法）：在轮胎胎侧进行激光打点，通过轮胎加载前后胎侧图像的变化来获取胎侧变形信息，并通过标定映射出轮胎的负荷信息，该方法具备理论上的可行性，但是相机的安装和固定体积庞大、安装复杂、价格昂贵，且镜头易受环境污染，使用局限性大，不太适合室外长期测试用。

采用光学法测量轮胎内腔径向位移：在轮胎胎面腔体侧布置LED光源，在对应径向轮辋处布置棱镜和位置敏感探测器，通过测量光源空间移动的变化，标定出轮胎的负荷信息。该方法的关键在于需要定制的轮辋。

现有技术的缺点主要为：

1. 测量精度低，均未考虑速度、轮胎温升所致的轮胎尺寸和气压的变化；特别说明，速度对轮胎下沉量影响显著，进而会影响对轮胎实时负荷的估算精度，参见图1；

2.硬件要求高、成本昂贵、可行性差，要么需要定制轮辋、要么需要特殊的光学采集硬件；

3. 适用性差，对使用条件要求高，不能适应较恶劣环境下的轮胎动态负荷测量。

发明内容

为解决上述缺陷，本发明的目的旨在开发一套可量产的、适用性强的、高精度的轮胎垂向载荷实时测量系统。

本发明采用如下技术方案：