CN108871648A - 基于轮载式智能传感汽车车轮六分力动态检测方法及*** - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于轮载式智能传感汽车车轮六分力动态检测方法及***，所述方法包括：感知悬挂三维加速度,车身三维加速度、三维角速度与三维地磁强度,车轮三维加速度、三维角速度、三维地磁强度与轮胎压力；利用车身及车轮三维加速度参数、三维角速度参数和三维地磁强度、悬挂垂向加速参数获得车身三维速度、车轮旋转角度、车轮角速度、车轮侧倾角、车轮侧偏角及车轮法向力；利用车轮旋转角度参数、车轮角速度参数、车身三维速度参数获得车轮纵向滑移率、车轮侧向滑移率、车轮滑移率；利用车轮法向力参数、车轮纵向滑移率参数、车轮侧向滑移率参数、车轮滑移率参数、车轮侧倾角参数、车身纵向速度、轮胎压力参数获得车轮纵向力、车轮侧向力、车轮回正力矩、车轮侧翻力矩、车轮滚动阻力矩。

Description

基于轮载式智能传感汽车车轮六分力动态检测方法及***

技术领域

本发明涉及机动车运行安全性能检测技术领域，尤其涉及一种基于轮载式智能传感汽车车轮六分力动态检测方法及***。

背景技术

机动车运行安全性能检测是保证机动车安全行驶的重要手段，采用机动车运行安全性能动态检测技术对机动车运行安全状态和运行指标进行检测，及时发现和预防机动车故障，对机动车安全运行具有重要意义；它是关系到国家和人民生命财产安全的一项重大的社会公益技术工作，是保障机动车辆运行安全重要的技术支撑，是政府管理部门对机动车安全运行的非常重要的技术保障；它不仅能提高机动车安全运行的技术保障能力和减少交通事故，而且对促进机动车工业及交通运输事业的发展有重大意义。

机动车在运行过程中，会产生制动、加速、转向、直线行驶等工况，车轮是机动车行驶过程中唯一与地面接触产生相互作用力的部件，包含车轮法向力、纵向力、侧向力和回正力矩、翻转力矩、滚动阻力矩(简称六分力)，车轮六分力参数准确反映车辆振动、悬架、转向、制动、动力传递的运动性能，是分析和评价车辆及车轮动力学性能的基础，在汽车道路试验中具有非常重要的意义。通过检测车轮六分力可得到以下参数：地面制动力是衡量地面制动力大小及平衡状态的参数，制动力矩是衡量车轮制动器制动力大小的参数，车轮动态载荷是衡量车轮处于不同姿态下载荷状态的参数。对识别路面状态、预防机动车制动性能故障有决定性的影响，避免车辆制动、驱动时产生跑偏、侧滑、丧失转向等危险工况导致车辆方向不稳引发严重的交通事故，对保证汽车平顺性、操纵稳定性和行驶安全，具有十分重要的作用。

目前，轮力测量采用非车载传感方法和车载传感方法进行检测。现有非车载传感检测方法要求检测车辆需要到特定的的检测机构采用台架实验方法或到特定的路面采用道路试验方法进行检测。其中，台架实验设备价格高，安装困难，灵活性差，操作比较复杂，无法准确模拟车轮在各种不同路面上的受力状况；道路试验方法检测参数单一，仅检测车轮法向力，无法获得车轮其他分力；现有车载传感检测方法通过在车轮上安装测量仪器测量轮力。其中，间接轮力测量方法通过传感器检测轮胎胎压变化、胎体变形、车桥应变间接测量车辆轮重，测量精度低，仅获得车轮法向力；直接轮力测量方法通过在车轮的轮鼓与轮辋之间连接法兰来安装轮力传感器，结构复杂，安装困难，灵活性差，附加质量对车辆高速行驶产生较大影响，难以在高速行驶工况应用，轮力传感器需针对特定车型的轮鼓与轮辋进行安装，难以在各种车型上应用。

发明内容

为解决上述技术问题，本发明的目的是提供一种基于轮载式智能传感汽车车轮六分力动态检测方法及***。

本发明的目的通过以下的技术方案来实现：

基于轮载式智能传感汽车车轮六分力动态检测方法，包括：

A通过车轮传感模块感知车轮三维加速度、三维角速度、三维地磁强度与轮胎压力；

通过车身传感模块感知车身三维加速度、三维角速度与三维地磁强度，

通过悬挂传感模块感知悬挂三维加速度；

B利用车身三维加速度参数、三维角速度参数和三维地磁强度参数计算获得车身三维速度；

C利用车轮三维加速度参数、三维角速度参数与三维地磁强度参数计算获得车轮旋转角度、车轮角速度、车轮侧倾角及车轮侧偏角；

D利用车轮旋转角度参数、车轮角速度参数、车身三维速度参数计算获得车轮纵向滑移率及车轮侧向滑移率；

E利用车轮纵向滑移率参数、车轮侧向滑移率参数计算获得车轮滑移率；

F利用车身三维加速度参数、三维角速度参数、三维地磁强度参数、悬挂垂向加速度参数、车轮三维加速度参数、三维角速度参数和三维地磁强度参数计算获得车轮法向力；

G利用车轮法向力参数、车轮纵向滑移率参数、车轮滑移率参数计算获得车轮纵向力；

H利用车轮法向力参数、车轮侧向滑移率参数、车轮滑移率参数计算获得车轮侧向力；

I利用车轮纵向力参数、车轮侧向力参数、车轮滑移率参数计算获得车轮回正力矩；

J利用车轮法向力参数、车轮侧向力参数、车轮侧倾角参数计算获得车轮侧翻力矩；

K利用车轮法向力参数、车身纵向速度参数、轮胎压力参数计算获得车轮滚动阻力矩。

基于轮载式智能传感汽车车轮六分力动态检测***，包括：车轮传感模块、车身传感模块、悬挂传感模块及车内中央控制模块；所述

车轮传感模块安装在车轮轮毂赤道面的表面上，用于感知车轮的三维加速度、三维角速度、三维地磁强度与轮胎压力；

车身传感模块安装在车辆质心位置，用于感知车身的三维加速度、三维角速度与三维地磁强度；

悬挂传感模块安装在车轮上方位悬架上，用于感知悬挂三维加速度；

车内中央控制模块安装于车内，通过无线射频与所述车轮传感模块实现双向通讯，

以及

通过CAN总线与车身传感模块、悬挂传感模块实现双向通讯。

与现有技术相比，本发明的一个或多个实施例可以具有如下优点：

1.通过应用轮载式智能传感测量技术，实现在动态条件下测量车轮法向力、纵向力、侧向力和回正力矩、翻转力矩、滚动阻力矩参数。

2、通过对车轮六分力参数分析和评价车辆及车轮动力学性能：对识别路面状态、预防机动车制动性能故障有决定性的影响，避免车辆制动、驱动时产生跑偏、侧滑、丧失转向等危险工况导致车辆方向不稳引发严重的交通事故，对保证汽车平顺性、操纵稳定性和行驶安全，具有十分重要的作用。

3、通过轮载式智能传感实现对机动车行驶过程中车轮六分力参数的快速、动态、准确、真实检测，大大提高了车辆及车轮动力性能数据采集的精度和可靠性，设备安装操作简单，灵活性高，适用各种工况，适用各种车型，既可以节约场地，又可现场检测、流动检测。

4.通过分析预测程序将车轮六分力数据与其历史数据分析比较，获得车轮六分力的趋势，增加对车轮六分力的预测功能，形成一个完整、相对独立的测量平台，并能够提供统一数据接口模式供有关政府管理部门加以应用。

5.通过智能传感器的三轴加速度计、三轴陀螺仪和三轴磁感应计组合测量和数据融合，提高了车轮六分力测量的精度和稳定性。

附图说明

图1是基于轮载式智能传感汽车车轮六分力动态检测方法流程图；

图2是基于轮载式智能传感汽车车轮六分力动态检测***整体布置图；

图3是基于轮载式智能传感汽车车轮六分力动态检测***车轮测量模块安装示意图；

图4是基于轮载式智能传感汽车车轮六分力动态检测***悬挂测量模块安装示意图；

图5是基于轮载式智能传感汽车车轮六分力动态检测***车身测量模块安装示意图。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合实施例及附图对本发明作进一步详细的描述。

如图1所示，为基于轮载式智能传感汽车车轮六分力动态检测方法流程，所述方法包括如下步骤：

步骤101通过车轮传感模块感知车轮三维加速度、三维角速度、三维地磁强度与轮胎压力；

通过车身传感模块感知车身三维加速度、三维角速度与三维地磁强度，

通过悬挂传感模块感知悬挂三维加速度；

步骤102利用车身三维加速度参数、三维角速度参数和三维地磁强度参

数计算

获得车身三维速度；

步骤103利用车轮三维加速度参数、三维角速度参数与三维地磁强度参数计算获得车轮旋转角度、车轮角速度、车轮侧倾角及车轮侧偏角；

步骤104利用车轮旋转角度参数、车轮角速度参数、车身三维速度参数计算获得车轮纵向滑移率及车轮侧向滑移率；

步骤105利用车轮纵向滑移率参数、车轮侧向滑移率参数计算获得车轮滑移率；

步骤106利用车身三维加速度参数、三维角速度参数、三维地磁强度参数、悬挂垂向加速度参数、车轮三维加速度参数、三维角速度参数和三维地磁强度参数计算获得车轮法向力；

步骤107利用车轮法向力参数、车轮纵向滑移率参数、车轮滑移率参数计算获得车轮纵向力；

步骤108利用车轮法向力参数、车轮侧向滑移率参数、车轮滑移率参数计算获得车轮侧向力；

步骤109利用车轮纵向力参数、车轮侧向力参数、车轮滑移率参数计算获得车轮回正力矩；

步骤110利用车轮法向力参数、车轮侧向力参数、车轮侧倾角参数计算获得车轮侧翻力矩；

步骤111利用车轮法向力参数、车身纵向速度参数、轮胎压力参数计算获得车轮滚动阻力矩。

上述车身三维加速度参数包括：车身纵向加速度、侧向加速度和垂向加速度；

上述车身三维角速度参数包括：车身侧倾角速度、俯仰角速度和车身横摆角速度；

上述悬挂三维加速度参数包括：悬挂纵向加速度、侧向加速度和垂向加速度；

上述车轮三维加速度包括：车轮切向加速度、侧向加速度和向心加速度；

上述车轮三维角速度包括：车轮侧倾角速度、旋转角速度和航向角速度；

上述车轮六分力包括：车轮纵向力、车轮侧向力、车轮法向力、车轮侧翻力矩、车轮滚动阻力矩、车轮回正力矩。

如图2所示为基于轮载式智能传感汽车车轮六分力动态检测***整体结构图，包括：车轮1、车轮传感模块2、悬挂传感模块3、车身传感模块4及车内中央控制模块5，其中车轮传感模块安装于车轮的轮毂赤道表面上，悬挂传感模块3安装在车轮上方位悬架上，车身传感模块4安装在车辆质心位置，车内中央控制模块5安装于车内；车轮传感模块2与车内中央控制模块5之间通过无线射频实现双向通讯，悬挂传感模块3与车内中央控制模块5之间通过CAN总线双向通信，车身传感模块4与车内中央控制模块5之间通过CAN总线双向通信。

如图3所示，车轮传感模块安装于车轮轮毂赤道面的表面上，车轮传感模块的安装要求：加速度计和陀螺仪的三个敏感轴X轴、Y轴、Z轴分别指向轮毂切线方向、轮毂的侧向、轮毂的轴心方向；磁感应计的三个敏感轴X轴、Y轴、Z轴分别指向轮毂的侧向、轮毂切线方向、轮毂轴心的反方向；坐标系Oxyz是正交的右手坐标系。

如图4所示，悬挂传感模块安装在车轮上方位悬架上，悬挂传感模块的安装要求：加速度计的三个敏感轴X轴、Y轴、Z轴分别指向车身前进方向、驾驶员左侧方向、垂直向上方向；坐标系Oxyz是正交的右手坐标系。

如图5所示，车身传感模块安装在车辆质心位置，车身传感模块的安装要求：加速度计和陀螺仪的三个敏感轴X轴、Y轴、Z轴分别指向车身前进方向、驾驶员左侧方向、垂直向上方向；磁感应计的三个敏感轴X轴、Y轴、Z轴分别指向驾驶员左侧方向、前进方向、垂直地心方向；坐标系Oxyz是正交的右手坐标系。

虽然本发明所揭露的实施方式如上，但所述的内容只是为了便于理解本发明而采用的实施方式，并非用以限定本发明。任何本发明所属技术领域内的技术人员，在不脱离本发明所揭露的精神和范围的前提下，可以在实施的形式上及细节上作任何的修改与变化，但本发明的专利保护范围，仍须以所附的权利要求书所界定的范围为准。

Claims (3)

1.基于轮载式智能传感汽车车轮六分力动态检测方法，其特征在于，所述方法包括：

A通过车轮传感模块感知车轮三维加速度、三维角速度、三维地磁强度与轮胎压力；

通过车身传感模块感知车身三维加速度、三维角速度与三维地磁强度，

通过悬挂传感模块感知悬挂三维加速度；

B利用车身三维加速度参数、三维角速度参数和三维地磁强度参数计算获得车身三维速度；

C利用车轮三维加速度参数、三维角速度参数与三维地磁强度参数计算获得车轮旋转角度、车轮角速度、车轮侧倾角及车轮侧偏角；

D利用车轮旋转角度参数、车轮角速度参数、车身三维速度参数计算获得车轮纵向滑移率及车轮侧向滑移率；

E利用车轮纵向滑移率参数、车轮侧向滑移率参数计算获得车轮滑移率；

F利用车身三维加速度参数、三维角速度参数、三维地磁强度参数、悬挂垂向加速度参数、车轮三维加速度参数、三维角速度参数和三维地磁强度参数计算获得车轮法向力；

G利用车轮法向力参数、车轮纵向滑移率参数、车轮滑移率参数计算获得车轮纵向力；

H利用车轮法向力参数、车轮侧向滑移率参数、车轮滑移率参数计算获得车轮侧向力；

I利用车轮纵向力参数、车轮侧向力参数、车轮滑移率参数计算获得车轮回正力矩；

J利用车轮法向力参数、车轮侧向力参数、车轮侧倾角参数计算获得车轮侧翻力矩；

K利用车轮法向力参数、车身纵向速度参数、轮胎压力参数计算获得车轮滚动阻力矩。

2.如权利要求1所述的基于轮载式智能传感汽车车轮六分力动态检测方法，其特征在于，所述

车身三维加速度参数包括：车身纵向加速度、侧向加速度和垂向加速度；

车身三维角速度参数包括：车身侧倾角速度、俯仰角速度和车身横摆角速度；

悬挂三维加速度参数包括：悬挂纵向加速度、侧向加速度和垂向加速度；

车轮三维加速度包括：车轮切向加速度、侧向加速度和向心加速度；

车轮三维角速度包括：车轮侧倾角速度、旋转角速度和航向角速度；

车轮六分力包括：车轮纵向力、车轮侧向力、车轮法向力、车轮侧翻力矩、车轮滚动阻力矩、车轮回正力矩。

3.一种如权利要求1所述的基于轮载式智能传感汽车车轮六分力动态检测方法的检测***，其特征在于，所述***包括：车轮传感模块、车身传感模块、悬挂传感模块及车内中央控制模块；所述

车轮传感模块安装在车轮轮毂赤道面的表面上，用于感知车轮的三维加速度、三维角速度、三维地磁强度与轮胎压力；

车身传感模块安装在车辆质心位置，用于感知车身的三维加速度、三维角速度与三维地磁强度；

悬挂传感模块安装在车轮上方位悬架上，用于感知悬挂三维加速度；

车内中央控制模块安装于车内，通过无线射频与所述车轮传感模块实现双向通讯，

以及

通过CAN总线与车身传感模块、悬挂传感模块实现双向通讯。