CN105437880B - 一种胎压监测***与方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种胎压监测***，其包括显示报警单元，连接在各车轮上的振动传感器、轮速传感器，中央处理器；所述中央处理器保存各种情况下车辆运行时各轮稳定的振动频率信号，作为车辆的振动频率数据的规则库；所述中央处理器将实时测得的振动频率信号与轮速信号作为输入变量输入至一模糊控制器进行运算，得到实时振动频率信号与轮速信号同规则库中的稳定状态数据的差异值，当振动频率信号与轮速信号的差异值都超过设定阀值时，中央处理器发送一报警信号至所述显示报警单元。本发明提供的胎压监测***通过测得各车轮的振动频率信号与轮速信号，监测胎压状态，通过将振动频率信号与轮速信号结合监测，判断准确率高。

Description

一种胎压监测***与方法

技术领域

本发明涉及到汽车安全监测领域，特别是一种胎压异常监测***与方法。

背景技术

目前，胎压监测***主要采用直接式轮胎压力监测***，直接式TMPS测量胎压需要安装额外的胎内传感器，成本较高，同时直接测量方式采用无线传输，受天气和环境影响大，使用寿命受电池寿命的限制，大部分车辆因受成本等原因限制，影响了胎压检测***的使用和推广。

申请号为CN201320317512.1的专利提供了一种胎压监测装置，所述胎压监测装置包括设置于轮胎上的检测轮胎胎压的压力传感器、和/或检测轮胎温度的温度传感器，其特征在于，所述胎压监测装置还包括：

轮胎信息处理器，所述轮胎信息处理器设置于所述轮胎内，用于储存轮胎的标识信息，并发送所述轮胎的标识信息；

胎压监测器，所述胎压监测器设置于所述轮胎的轮毂或气门嘴上，用于接收所述压力传感器和/或温度传感器发送的所述轮胎的轮胎压力和/或轮胎温度，接收所述轮胎信息处理器发送的所述轮胎的标识信息，将所述轮胎压力和/或轮胎温度、以及所述轮胎的标识信息打包发送。

发明内容

本发明提供了一种胎压监测***，其包括显示报警单元，连接在各车轮上的振动传感器、轮速传感器，中央处理器；

所述振动传感器用于检测车轮的振动频率信号，所述轮速传感器用于检测轮速信号，所述振动传感器、轮速传感器将检测的振动频率信号、轮速信号发送至所述中央处理器；所述中央处理器保存各种情况下车辆运行时各轮稳定的振动频率信号，作为车辆的振动频率数据的规则库；

所述中央处理器将实时测得的振动频率信号与轮速信号作为输入变量输入至一模糊控制器进行运算，得到实时振动频率信号与轮速信号同规则库中的稳定状态数据的差异值，当所述模糊控制器输出的振动频率信号与轮速信号的差异值都超过设定阀值时，中央处理器发送一报警信号至所述显示报警单元。

较佳地，所述中央处理器对接收到的振动频率信号进行滤波，滤除非胎压异常引起的轮胎振动频率干扰。

较佳地，所述轮胎振动频率干扰包括撞击振动噪声的频率信号产生的谐波干扰。

较佳地，所述各轮速传感器分别安装于车辆的四个轮轴上，车辆在行驶过程中，车轮在转动过程中产生感应脉冲信号。

较佳地，所述振动传感器分别安装于车辆的四个车轮轴头上。

本发明还提供了一种胎压监测方法，其包括以下步骤：

检测车辆各车轮的振动频率信号与轮速信号，保存一段时间内车辆运行时各轮稳定的振动频率信号，作为运行数据的规则库；

对实时接收到的振动频率信号进行滤波，滤除非胎压异常引起的轮胎振动频率干扰，并将实时检测到的振动频率信号与轮速信号作为输入变量输入至一模糊控制器进行运算，得到实时振动频率信号与轮速信号同所述规则库中稳定状态的振动频率信号与轮速信号的差异值；

当所述模糊控制器输出的振动频率信号与轮速信号的差异值都超过设定阀值时，发出报警指令信号。

本发明具有以下有益效果：

本发明提供的胎压监测***通过测得各车轮的振动频率信号与轮速信号，监测胎压状态，无需安装额外的胎内传感器，成本低；同时通过将振动频率信号与轮速信号结合监测胎压，避免了单独使用一个信号进行判断可能出现的误差，判断准确率高；同时本发明通过将振动信号与轮速信号输入模糊控制器，鲁棒性强,解决了频率信号与轮速信号的非线性、强耦合时变、滞后等问题,稳定性强。

当然，实施本发明的任一产品并不一定需要同时达到以上所述的所有优点。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例描述所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例提供的胎压监测***结构组成示意图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。

本发明实施例提供了一种胎压监测***，如图1所示，其包括显示报警单元2，连接在各车轮上的振动传感器、轮速传感器，中央处理器1；

所述振动传感器用于检测车轮的振动频率信号，所述轮速传感器用于检测轮速信号，所述振动传感器、轮速传感器将检测的振动频率信号、轮速信号发送至中央处理器1；中央处理器1保存各种情况下车辆运行时各轮稳定的振动频率信号，作为车辆的振动频率数据的规则库；本实施例中各种情况包括不同载荷、不同车速、不同路况，中央处理器1保存上述情况下车辆运行时各轮稳定的振动频率信号，这里载荷、车速分别在一定的区间内以一定的差值进行多次取值，路况包括不同种类的铺装路面状况，本实施例通过在不同的载荷、车速以及路况下完成车辆的振动频率数据检测，将各种状态下的振动频率数据分别保存作为规则库。

中央处理器1将实时测得的振动频率信号与轮速信号作为输入变量输入至一模糊控制器进行运算，得到实时振动频率信号与轮速信号同规则库中的稳定状态数据的差异值，当所述模糊控制器输出的振动频率信号与轮速信号的差异值都超过设定阀值时，中央处理器1发送一报警信号至显示报警单元2。

当胎压信号出现异常时，会造成振动频率信号与轮速信号出现较大的变化，本实施例设置有一个波动范围的阀值，当模糊控制器输出的振动频率信号与轮速信号与规则库中的标准值之间的差异值超过阀值时，则中央处理器1判断胎压出现异常。一般较小的差异可能是由于温度、路况等外部条件引起的，所以需要设置一个合理的阀值进行判断。

本实施例中，振动传感器包括左前轮振动传感器3、右前轮振动传感器7、左后轮振动传感器5、右后轮振动传感器9，左前轮振动传感器3、右前轮振动传感器7、左后轮振动传感器5、右后轮振动传感器9分别安装于车辆的四个车轮轴头上，用于感应车轮及轮胎的振动，安装于车轮轴头上的振动传感器用于采集各个轮胎的振动信号，通过轮胎到车轴之间的振动传递给振动传感器，并将其转换为电信号，送入到中央处理器1,轮胎的振动包括了胎体及胎内的空气振动，不同的轮胎其振动方向及频率均有差异，同时与道路状况及车辆负荷状态有关，具体表现为在车轴和接地区运行时产生的一个振动固有频率，在轮胎内部气压发生变化时，其振动的固有频率也会发生相应的变化，随着气压的升高，其振动幅度不变，轮胎的固有频率也随之升高。轮胎刚度对汽车的振动有较大的影响,影响轮胎刚度的因素有材料,结构,气压等,轮胎的刚度随气压升高而增加,充气压力的增大使内轮受到的内部应力相应的增大,因此轮胎的刚度也在增加,轮胎的固有频率也随之变化。

当车辆在行驶过程中，会在车轴和接地区运行时产生的一个振动固有频率，该振动频率与轮胎刚度、轮胎类型、道路状况有关。与轮胎刚度的因素有材料,结构,气压等因素,在轮胎内部气压发生变化时，其刚度也会发生相应变化，导

致轮胎振动的固有频率也会发生相应的变化，随着气压的升高，轮胎的固有频率也随之升高,车辆在行驶过程中由于胎压的变化与轮胎的固有频率产生一个固定的振动,其振动频率为式中f_a为悬架变形,其中G为悬架负荷,C为悬架刚度,悬架刚度由下式组成,

C_s为弹簧刚度,C_t为轮胎负荷,由于汽车在行驶过程中，其载荷不变，当气压发生变化时，改变了轮胎的刚度，悬架的组合刚度发生变化，使汽车轴头的振动频率发生改变，使振动传感器的输出信号频率产生变化该振动被传递到轮胎轴头上,被安装在车轮轴头上的振动传感器采集，变成电信号并送入到中央处理器单元。

本实施例中，轮速传感器包括左前轮轮速传感器4、右前轮轮速传感器7、左后轮轮速传感器6、右后轮轮速传感器10分别安装于车辆的四个轮轴上，用于感应车轮的转速，或与ABS传感器共用一组轮速信号，当车辆在行驶过程中，由于车轮的转动，产生感应脉冲信号，并被送入到中央处理器1。中央处理器1对各路输入的信号进行采集，并计算出当前的车速信号。当轮胎的气压发生变化时，轮胎的有效滚动半径也会发生相应的变化，同时轮胎的角速度也地相应发生改变，在车辆的行驶过程中，会产生一个以轮胎滚动半径为共振周期的固有频率，当轮胎的气压发生变化时，车速传感器采集到的轮速信号中叠加的固有频率也会发生变化，并被中央处理器进行采集。

本实施例中，中央处理器1对接收到的振动频率信号进行滤波，滤除非胎压异常引起的轮胎振动频率干扰；所述轮胎振动频率干扰包括撞击振动噪声的频率信号产生的谐波干扰。振动传感器传递给中央处理器的是一个变化的振动频谱信号，由于路面平坦状况及车辆行驶状态的多变性，该信号中包含有很多撞击振动噪声的频率信号，未经误差处理的振动频谱会存在相当多的谐波干扰，很难分辩出实际的共振频率，另一方面，由于路面不平引起的轮胎振动，会以一个特殊的频率波动，导致振动传感器在相同的频率上波动，形成采样误差，需要中央处理器对采样的振动频率信号进行二次处理，通过滤波处理后的修正振动频谱得到了很好的改善，能较为清楚的反应振动的频率范围。

本发明提供的胎压监测***通过测得各车轮的振动频率信号与轮速信号，监测胎压状态，无需安装额外的胎内传感器，成本低；同时通过将振动频率信号与轮速信号结合监测胎压，避免了单独使用一个信号进行判断可能出现的误差，判断准确率高；同时本发明通过将振动信号与轮速信号输入模糊控制器，鲁棒性强,解决了频率信号与轮速信号的非线性、强耦合时变、滞后等问题,稳定性强。

以上公开的本发明优选实施例只是用于帮助阐述本发明。优选实施例并没有详尽叙述所有的细节，也不限制该发明仅为所述的具体实施方式。显然，根据本说明书的内容，可作很多的修改和变化。本说明书选取并具体描述这些实施例，是为了更好地解释本发明的原理和实际应用，从而使所属技术领域技术人员能很好地理解和利用本发明。本发明仅受权利要求书及其全部范围和等效物的限制。

Claims (6)

1.一种胎压监测***，其特征在于，包括显示报警单元，连接在各车轮上的振动传感器、轮速传感器，中央处理器；

所述振动传感器用于检测车轮的振动频率信号，所述轮速传感器用于检测轮速信号，所述振动传感器、轮速传感器将检测的振动频率信号、轮速信号发送至所述中央处理器；所述中央处理器保存各种情况下车辆运行时各轮稳定的振动频率信号，作为车辆的振动频率数据的规则库；所述各种情况包括不同载荷、不同车速、不同路况，中央处理器保存上述各种情况下车辆运行时各轮稳定的振动频率信号，所述载荷、车速分别在一定的区间内以一定的差值进行多次取值，所述路况包括不同种类的铺装路面状况，通过在不同的载荷、车速以及路况下完成车辆的振动频率数据检测，将所述各种情况下的振动频率数据分别保存作为规则库；

所述中央处理器将实时测得的振动频率信号与轮速信号作为输入变量输入至一模糊控制器进行运算，得到实时振动频率信号与轮速信号同规则库中的稳定状态数据的差异值，当所述模糊控制器输出的振动频率信号与轮速信号的差异值都超过设定阀值时，中央处理器发送一报警信号至所述显示报警单元。

2.如权利要求1所述的胎压监测***，其特征在于，所述中央处理器对接收到的振动频率信号进行滤波，滤除非胎压异常引起的轮胎振动频率干扰。

3.如权利要求2所述的胎压监测***，其特征在于，所述轮胎振动频率干扰包括撞击振动噪声的频率信号产生的谐波干扰。

4.如权利要求1所述的胎压监测***，其特征在于，所述各轮速传感器分别安装于车辆的四个轮轴上，车辆在行驶过程中，车轮在转动过程中产生感应脉冲信号。

5.如权利要求1所述的胎压监测***，其特征在于，所述振动传感器分别安装于车辆的四个车轮轴头上。

6.一种基于权利要求1所述的胎压监测***的胎压监测方法，其特征在于，包括以下步骤：

检测车辆各车轮的振动频率信号与轮速信号，保存一段时间内车辆运行时各轮稳定的振动频率信号，作为运行数据的规则库；

对实时接收到的振动频率信号进行滤波，滤除非胎压异常引起的轮胎振动频率干扰，并将实时检测到的振动频率信号与轮速信号作为输入变量输入至一模糊控制器进行运算，得到实时振动频率信号与轮速信号同所述规则库中稳定状态的振动频率信号与轮速信号的差异值；

当所述模糊控制器输出的振动频率信号与轮速信号的差异值都超过设定阀值时，发出报警指令信号。