CN113588167A - 一种汽车轮胎动平衡间接监测方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种汽车轮胎动平衡间接监测方法，基于汽车自身的底盘和电气***架构，获得汽车转向***的扭矩信息、轮速或车速信息，通过对这些信息的分析和处理，间接获取轮胎动平衡状态。本发明专利基于汽车自身架构，故不需要拆卸汽车轮胎，节省成本、人工和时间；随时可监测轮胎动平衡状态，能够提前发现轮胎动平衡问题，不致于轮胎动平衡导致的现象明显后驾驶员才能发现并调整；可大批量监测轮胎动平衡状态，无需利用车辆以外的工具，适用于监测和排查车辆的轮胎动平衡问题，尤其适用于共享汽车等大规模、大批量缺乏维修、检查和养护的车辆。

Description

一种汽车轮胎动平衡间接监测方法
技术领域
本发明属于汽车技术领域，涉及一种汽车轮胎动平衡监测方法，具体地说是一种汽车轮胎动平衡间接监测方法。
背景技术
汽车轮胎动平衡问题会造成诸多问题：汽车的操纵性能会下降，甚至会导致方向盘抖动，影响车辆直行和行驶安全；汽车的平顺性下降，甚至会导致车身抖动，影响舒适性；轮胎磨损加剧，甚至导致轮胎出现偏磨，轮胎寿命随之下降；轮毂轴承寿命下降，易发生异响等问题；车辆NVH性能下降，可能发出较大噪音；轮胎行驶阻力增大，导致油耗升高等。
目前对于轮胎动平衡测量一般需要拆下车轮，使用轮胎动平衡测量设备来测量轮胎动平衡，但用户一般不会经常拆卸车轮检查轮胎动平衡问题，尤其对于租车用户，更加难以发现和检查到轮胎动平衡等问题和隐患，用户发现汽车上较为明显的轮胎动平衡问题时，可能已对车辆零部件造成一定不可逆的损害。
发明内容
为了解决现有技术存在的上述问题，本发明提供一种汽车轮胎动平衡间接监测方法，利用汽车转向***的扭矩信息、车速或轮速信息，通过处理、分析比对此类信息来推测轮胎动平衡情况，实时监测轮胎动平衡状态，提前发现并预防轮胎动平衡所造成的问题。
本发明的目的是通过以下技术方案实现的：
一种汽车轮胎动平衡间接监测方法，包括以下步骤：
步骤一、采集一定时间内的转向***扭矩信息以及车速/轮速信息；
步骤二、计算转向***扭矩信息波动频率；
步骤三、计算对应车速或轮速下轮胎动平衡频率；
步骤四、提取转向***扭矩波动频率与轮胎动平衡频率相仿的频域信息，在该频域内计算对应所述轮胎动平衡频率一定误差范围内的扭矩波动最大值；
步骤五、将转向***扭矩波动情况等效为车轮动平衡量,比较等效的车轮动平衡量与其限值,由此判定车辆存在车轮动平衡问题。
进一步地，所述步骤一具体包括：
由传感器采集转向***扭矩信息以及车速/轮速信息，并传递到汽车总线上，通过汽车总线获取直接获取所述转向***扭矩信息以及车速/轮速信息。
进一步地，所述步骤二具体包括：
存储记录过去一定时间内的转向***扭矩信息以及车速/轮速信息，利用傅立叶变换，将一定时间内的向***扭矩信息以及车速/轮速信息转换为频域信息，并记为F(ω)，公式为：
Figure BDA0003159949260000021
进一步地，所述步骤三中，当从步骤二中存储记录的历史数据中获得轮速信息时，轮胎动平衡频率(Hz)数值上等于轮速(n/s)。
进一步地，所述步骤三中，当从步骤二中存储记录的历史数据中获得车速信息时，轮胎动平衡频率为
Figure BDA0003159949260000022
进一步地，所述步骤四具体包括：
在转向***扭矩波动的频域信息中提取与轮胎动平衡频率f相仿的频域信息，要求f-δ＜ω/2π＜f+δ，δ为给定的误差值；计算在此范围内频域信息F(ω)的最大值，即轮胎动平衡引起的转向***扭矩波动幅值。
本发明具有以下有益效果：
本发明基于汽车自身的底盘和电气***架构，获得汽车转向***的扭矩信号和轮速或车速信号，通过对扭矩信号的分析，监测轮胎动平衡状态。本发明专利的有益效果为：不需要拆卸汽车轮胎，节省成本、人工和时间；随时可监测轮胎动平衡状态，能够提前发现轮胎动平衡问题，不致于轮胎动平衡导致的现象明显后驾驶员才能发现并调整；可大批量监测轮胎动平衡状态，无需利用车辆以外的工具，适用于监测和排查车辆的轮胎动平衡问题，尤其适用于共享汽车等大规模、大批量缺乏维修、检查和养护的车辆。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对本发明实施例描述中所要使用的附图作简单的介绍，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，还可以根据本发明实施例的内容和这些附图获得其他的附图。
图1是本发明实施例流程图；
图2是实施例中某车速下转向力矩波动时域图像；
图3是实施例中某车速下转向力矩波动频域图像。
具体实施方式
为使本公开实施例的目的和技术方案更加明确，下面将结合本公开实施例中的附图，对本公开实施例中的方案进行清楚、完整的描述，显然，所描述的实施例仅为补充解释本发明，并非对本发明的限定。
一种汽车轮胎动平衡间接监测方法，包括以下步骤：
步骤一、采集一定时间内的转向***扭矩信息以及车速/轮速信息；
步骤二、计算转向***扭矩信息波动频率；
步骤三、计算对应车速或轮速下轮胎动平衡频率；
步骤四、提取转向***扭矩波动频率与轮胎动平衡频率相仿的频域信息，在该频域内计算对应所述轮胎动平衡频率一定误差范围内的扭矩波动最大值；
步骤五、将转向***扭矩波动情况等效为车轮动平衡量,比较等效的车轮动平衡量与其限值,由此判定车辆存在车轮动平衡问题。
进一步地，所述步骤一具体包括：
由传感器采集转向***扭矩信息以及车速/轮速信息，并传递到汽车总线上，通过汽车总线获取直接获取所述转向***扭矩信息以及车速/轮速信息。
进一步地，所述步骤二具体包括：
存储记录过去一定时间内的转向***扭矩信息以及车速/轮速信息，利用傅立叶变换，将一定时间内的向***扭矩信息以及车速/轮速信息转换为频域信息，并记为F(ω)，公式为：
Figure BDA0003159949260000041
进一步地，所述步骤三中，当从步骤二中存储记录的历史数据中获得轮速信息时，轮胎动平衡频率(Hz)数值上等于轮速(n/s)。
进一步地，所述步骤三中，当从步骤二中存储记录的历史数据中获得车速信息时，轮胎动平衡频率为
Figure BDA0003159949260000051
进一步地，所述步骤四具体包括：
在转向***扭矩波动的频域信息中提取与轮胎动平衡频率f相仿的频域信息，要求f-δ＜ω/2π＜f+δ，δ为给定的误差值；计算在此范围内频域信息F(ω)的最大值，即轮胎动平衡引起的转向***扭矩波动幅值。
实施例
一种汽车轮胎动平衡间接监测方法，整体的实施方案流程如附图1所示，包括：
步骤一、由传感器采集转向***扭矩信号以及车轮或/速信号，并传递到汽车总线上，可从汽车总线上直接获得，然后记录过去一段时间内的扭矩信息以及车速/轮速信息。在本实施例中，展示的为某乘用车在100km/h行驶时，采集的转向***扭矩信息及对应的时间轴，其时域图像参见附图2。
步骤二、对于所述步骤一中所存储的历史信息，利用傅立叶变换(FourierTransform)，将其中的转向***扭矩时域信息转换为频域信息，并记为F(ω)，在本实施例中，参考的频域图像参见附图3。
公式为：
Figure BDA0003159949260000052
步骤三、当从步骤二中存储记录的历史数据中可以直接获得轮速信息时，轮胎动平衡频率(Hz)数值上等于轮速(n/s)。
当从步骤二中存储记录的历史数据中可以获得车速信息时，轮胎动平衡频率为
Figure BDA0003159949260000061
在本实施例展示的案例中，轮胎动平衡的理论频率为13.5Hz。
步骤四、在转向***扭矩波动的频域信息中提取与轮胎动平衡频率相仿的频域信息，对应此频率一定误差δ范围内，即f-δ＜ω/2π＜f+δ，计算在此范围内频域信息F(ω)的最大值，即轮胎动平衡引起的转向***扭矩波动幅值。
在本实施例展示的案例中，由轮胎动平衡引起的转向***扭矩波动在13～14Hz范围内的最大扭矩波动为0.126Nm，实际频率为13.55Hz。
步骤五、将转向***扭矩波动情况等效为车轮动平衡量,比较等效的车轮动平衡量与其限值,由此判定车辆存在车轮动平衡问题。
通过试验或具体的实践经验得出，由车轮动平衡引起的转向***扭矩波动(由步骤四得出的结果)应不大于其限制T(Nm)，否则判定车辆存在车轮动平衡问题。之后返回步骤一重新开始一个监测流程。
在本实施例所展示的案例中，对应轮速的最大转向***扭矩波动为0.126Nm，大于扭矩波动限值0.1Nm，判定车辆存在一定的轮胎动平衡问题。无论此时是否存在轮胎动平衡问题，都可以重新从步骤一开始，重新开始一个监测流程。

Claims (6)

1.一种汽车轮胎动平衡间接监测方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤一、采集一定时间内的转向***扭矩信息以及车速/轮速信息；
步骤二、计算转向***扭矩信息波动频率；
步骤三、计算对应车速或轮速下轮胎动平衡频率；
步骤四、提取转向***扭矩波动频率与轮胎动平衡频率相仿的频域信息，在该频域内计算对应所述轮胎动平衡频率一定误差范围内的扭矩波动最大值；
步骤五、将转向***扭矩波动情况等效为车轮动平衡量,比较等效的车轮动平衡量与其限值,由此判定车辆存在车轮动平衡问题。
2.如权利要求1所述的一种汽车轮胎动平衡间接监测方法，其特征在于，所述步骤一具体包括：
由传感器采集转向***扭矩信息以及车速/轮速信息，并传递到汽车总线上，通过汽车总线获取直接获取所述转向***扭矩信息以及车速/轮速信息。
3.如权利要求1所述的一种汽车轮胎动平衡间接监测方法，其特征在于，所述步骤二具体包括：
存储记录过去一定时间内的转向***扭矩信息以及车速/轮速信息，利用傅立叶变换，将一定时间内的向***扭矩信息以及车速/轮速信息转换为频域信息，并记为F(ω)，公式为：
Figure FDA0003159949250000011
4.如权利要求1所述的一种汽车轮胎动平衡间接监测方法，其特征在于，所述步骤三中，当从步骤二中存储记录的历史数据中获得轮速信息时，轮胎动平衡频率(Hz)数值上等于轮速(n/s)。
5.如权利要求1所述的一种汽车轮胎动平衡间接监测方法，其特征在于，所述步骤三中，当从步骤二中存储记录的历史数据中获得车速信息时，轮胎动平衡频率为
Figure FDA0003159949250000021
6.如权利要求1所述的一种汽车轮胎动平衡间接监测方法，其特征在于，所述步骤四具体包括：
在转向***扭矩波动的频域信息中提取与轮胎动平衡频率f相仿的频域信息，要求f-δ＜ω/2π＜f+δ，δ为给定的误差值；计算在此范围内频域信息F(ω)的最大值，即轮胎动平衡引起的转向***扭矩波动幅值。
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