CN112013938A - 车辆载重检测方法及车辆 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种车辆载重检测方法及车辆，涉及载重检测技术领域，本发明提供的车辆载重检测方法，包括以下步骤：计算轮胎接地印记的长度尺寸；根据轮胎接地印记的长度尺寸和轮胎半径计算轮胎下沉量；根据轮胎下沉量和轮胎的垂向刚度计算真实载荷。本发明提供的车辆载重检测方法，通过轮胎下沉量和轮胎的垂向刚度计算真实载荷，可以免受地点和环境的限制，能够实现车辆载重的高精度检测。

Description

车辆载重检测方法及车辆
技术领域
本发明涉及载重检测技术领域，尤其是涉及一种车辆载重检测方法及车辆。
背景技术
随着汽车行业的高速发展，汽车保有量越来越高，由于汽车超载等安全问题引发的交通事故也越来越多。准确、快速监控车辆的实际载重，及时上报交通安全管理部门以及传递给车辆控制系统具有重要的意义和迫切需求。然而，地磅式车辆载重检测方法受制于地磅安装位置处于固定场所，无法做到实时快速的载重检测，不能满足汽车行驶过程中控制器对载重参数的获取需求。车轴变形检测系统需要安装高精度传感器，而且对车轴进行抛光打磨。安装成本高昂，且检测精度容易受环境的湿度和灰尘影响，进而导致载重检测不准确。
发明内容
本发明的目的在于提供一种车辆载重检测方法及车辆，可以免受环境和地点限制实现车辆载重的检测。
第一方面，本发明提供的车辆载重检测方法，包括以下步骤：
计算轮胎接地印记的长度尺寸；
根据所述轮胎接地印记的长度尺寸和轮胎半径计算轮胎下沉量；
根据所述轮胎下沉量和轮胎的垂向刚度计算真实载荷。
结合第一方面，本发明提供了第一方面的第一种可能的实施方式，其中，所述计算轮胎接地印记的长度尺寸的步骤包括：
检测轮胎圆周面上预设点接地时长；
根据所述接地时长和行进速度计算所述轮胎接地印记的长度尺寸。
结合第一方面的第一种可能的实施方式，本发明提供了第一方面的第二种可能的实施方式，其中，所述检测轮胎圆周面上预设点接地时长的步骤包括：
检测轮胎圆周上预设点的加速度；
在轮胎滚动周期内识别加速度的极小值时刻；
在所述极小值时刻之前，识别与所述极小值时刻临近的第一极大值时刻，将所述第一极大值时刻作为接地时刻；
在所述极小值时刻之后，识别与所述极小值时刻临近的第二极大值时刻，将所述第二极大值时刻作为离地时刻；
将所述离地时刻与所述接地时刻的差值作为所述接地时长。
结合第一方面的第二种可能的实施方式，本发明提供了第一方面的第三种可能的实施方式，其中，所述车辆载重检测方法包括：
以预设时间为间隔，连续检测所述预设点的加速度；
将各所述加速度与所述加速度的均值作差，并以差值的绝对值作为加速度参考值；
根据所述加速度参考值识别所述极小值时刻、所述第一极大值时刻和第二极大值时刻。
结合第一方面的第三种可能的实施方式，本发明提供了第一方面的第四种可能的实施方式，其中，所述根据所述加速度参考值识别所述极小值时刻、所述第一极大值时刻和第二极大值时刻的步骤包括：
以任一时刻的所述加速度参考值与前后相邻时刻的所述加速度参考值进行比较；
若所选时刻的所述加速度参考值小于前后相邻时刻的所述加速度参考值，则所选时刻为所述极小值时刻；
在所述极小值时刻前，通过比较获得所述加速度参考值的最大值以确认所述第一极大值时刻；
在所述极小值时刻后，通过比较获得所述加速度参考值的最大值以确认所述第二极大值时刻。
结合第一方面，本发明提供了第一方面的第五种可能的实施方式，其中，所述车辆载重检测方法还包括：
检测轮胎内部温度和轮胎内部气压；
根据所述轮胎内部温度、所述轮胎内部气压和所述轮胎下沉量查表获得所述轮胎的垂向刚度。
第二方面，本发明提供的车辆，所述车辆安装有检测设备，所述检测设备安装于所述车辆的轮胎的圆周面，且所述检测设备用于检测轮胎接地印记的长度尺寸。
结合第二方面，本发明提供了第二方面的第一种可能的实施方式，其中，所述检测设备包括加速度传感器，所述加速度传感器用于检测所述轮胎的圆周面上预设点的加速度。
结合第二方面的第一种可能的实施方式，本发明提供了第二方面的第二种可能的实施方式，其中，所述检测设备包括胎压传感器，所述胎压传感器用于检测所述轮胎内部气压。
结合第二方面的第一种可能的实施方式，本发明提供了第二方面的第三种可能的实施方式，其中，所述检测设备包括温度传感器，所述温度传感器用于检测所述轮胎的温度。
本发明实施例带来了以下有益效果：采用计算轮胎接地印记的长度尺寸的方式，根据轮胎接地印记的长度尺寸和轮胎半径计算轮胎下沉量，并根据轮胎下沉量和轮胎的垂向刚度计算真实载荷，可以免受地点和环境的限制，能够实现车辆载重的高精度检测。
为使本发明的上述目的、特征和优点能更明显易懂，下文特举较佳实施例，并配合所附附图，作详细说明如下。
附图说明
为了更清楚地说明本发明具体实施方式或相关技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或相关技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施方式，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车辆载重检测方法中的轮胎圆周上预设点的纵向加速度与时间的图像示意图；
图2为本发明实施例提供的车辆载重检测方法中的轮胎示意图；
图3为本发明实施例提供的车辆的示意图；
图4为本发明实施例提供的车辆的检测设备、处理器和信号发射器的示意图。
图标：100－检测设备；110－加速度传感器；120－胎压传感器；130－温度传感器；200－处理器；300－信号发射器。
具体实施方式
下面将结合附图对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例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做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。公式中的物理量，如无单独标注，应理解为国际单位制基本单位的基本量，或者，由基本量通过乘、除、微分或积分等数学运算导出的导出量。
在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
实施例一
如图1和图2所示，本发明实施例提供的车辆载重检测方法，包括以下步骤：计算轮胎接地印记的长度尺寸；根据轮胎接地印记的长度尺寸和轮胎半径计算轮胎下沉量；根据轮胎下沉量和轮胎的垂向刚度计算真实载荷。
具体地，轮胎接地印记的长度尺寸和轮胎半径满足以下公式：(2 L)2＝R2－(R－S)2，其中：L为轮胎接地印记的长度尺寸，单位为m；R为轮胎半径，单位为m；S为轮胎下沉量，单位为m。根据轮胎接地印记的长度尺寸和轮胎半径可计算得出轮胎下沉量，轮胎下沉量与车辆载重正相关，轮胎下沉量与轮胎的垂向刚度的乘积则为车辆的真实载荷。
采用在本发明实施例提供的车辆载重检测方法，可以免受地点和环境的限制，能够准确计算车辆载荷。需要说明的是，轮胎的垂向刚度可根据不同轮胎进行试验标定，从而得出载重(轮胎所受压力)与轮胎下沉量之间的关系，载重(轮胎所受压力)与轮胎下沉量的比例系数则为轮胎的垂向刚度。
在本发明实施例中，计算轮胎接地印记的长度尺寸的步骤包括：检测轮胎圆周面上预设点接地时长；根据接地时长和行进速度计算轮胎接地印记的长度尺寸。
如图1所示，轮胎转动时，轮胎圆周上任一点的加速度周期性变化。在接地时，加速度突然增大，随后加速度快速减小，随后加速度再次增大。根据轮胎圆周上任一点的加速度可分析并判断接地时刻和离地时刻，离地时刻与接地时刻的差值为接地时长。轮胎的滚动周长与滚动周期的比值作为轮胎滚动速度(车辆行进速度)，接地时长与行进速度的乘积则为轮胎接地印记的长度尺寸。
如图1所示，检测轮胎圆周面上预设点接地时长的步骤包括：检测轮胎圆周上预设点的加速度；在轮胎滚动周期内识别加速度的极小值时刻；在极小值时刻之前，识别与极小值时刻临近的第一极大值时刻，将第一极大值时刻作为接地时刻；在极小值时刻之后，识别与极小值时刻临近的第二极大值时刻，将第二极大值时刻作为离地时刻；将离地时刻与接地时刻的差值作为接地时长。
具体的，随轮胎转动，轮胎圆周上预设点在半径方向上的加速度周期性变化，当预设点转动至与地面接触，且预设点位于位置最低点时，加速度达到最小值，此时时刻为极小值时刻。相邻的两个极小值时刻的时间差T为轮胎的滚动周期。极小值时刻位于第一极大值时刻和第二极大值时刻之间，在极小值时刻前，加速度达到峰值所对应的时刻t0为预设点接地时刻；在极小值时刻后，加速度达到峰值所对应的时刻t1为预设点离地时刻。t1与t0的差值δt表示预设点的接地时长。
车辆载重检测方法包括：
以预设时间为间隔，连续检测预设点的加速度；
将各加速度与加速度的均值作差，并以差值的绝对值作为加速度参考值；
根据加速度参考值识别极小值时刻、第一极大值时刻和第二极大值时刻。
具体的，以一定的采样频率检测预设点的加速度，通过对加速度进行去均值处理，并进行绝对值运算，从而获得幅值区间归一化的加速度参考值。为便于识别，对加速度参考值采用低通滤波处理，低通滤波器的介质频率可选为300～500，通过低通滤波消除加速度参考值中的高频噪声，以便提高对极小值时刻、第一极大值时刻和第二极大值时刻的识别准确度。
进一步的，根据加速度参考值识别极小值时刻、第一极大值时刻和第二极大值时刻的步骤包括：
以任一时刻的加速度参考值与前后相邻时刻的加速度参考值进行比较；
若所选时刻的加速度参考值小于前后相邻时刻的加速度参考值，则所选时刻为极小值时刻；
在极小值时刻前，通过比较获得加速度参考值的最大值以确认第一极大值时刻；
在极小值时刻后，通过比较获得加速度参考值的最大值以确认第二极大值时刻。
其中，第一极大值时刻可视为参考点接地时刻，第二极大值时刻可视为参考点离地时刻，通过先识别极小值时刻，并在极小值时刻前后分别确定第一极大值时刻和第二极大值时刻，从而可以避免接地时刻与离地时刻被混淆。
进一步的，车辆载重检测方法还包括：检测轮胎内部温度和轮胎内部气压；根据轮胎内部温度、轮胎内部气压和轮胎下沉量查表获得轮胎的垂向刚度。
具体的，通过试验建立不同温度和气压条件下，轮胎下沉量与载重的关系，根据载重与轮胎下沉量的比值计算垂向刚度，并建立垂向刚度、温度和气压的关系表。检测车辆实际载重时，可根据轮胎内部温度和轮胎内部气压，通过查表获得垂向刚度，并根据轮胎下沉量和垂向刚度乘积计算轮胎的实际载重，车辆载重为车辆各轮胎载重之和。
实施例二
如图3所示，本发明实施例提供的车辆安装有检测设备100，检测设备100安装于车辆的轮胎的圆周面，且检测设备100用于检测轮胎接地印记的长度尺寸。
具体地，检测设备100安装在轮胎内部，且检测设备100位于轮胎的圆周面。当轮胎滚动时，检测设备100可检测轮胎圆周面上安装检测设备100位置的加速度，且可通过检测设备100检测轮胎气压和温度。
如图3和图4所示，在本发明实施例中，检测设备100包括加速度传感器110，加速度传感器110用于检测轮胎的圆周面上预设点的加速度。
具体的，加速度传感器110与温度气压采集传感器集成安装形成检测设备100，加速度传感器110可检测x轴、y轴和z轴的加速度，根据z轴加速度可分析判断轮胎圆周上任一点的接地时长和滚动周期，进而获得轮胎的滚动速度和轮胎接地印记的长度尺寸。
进一步的，检测设备100包括胎压传感器120，胎压传感器120用于检测轮胎内部气压；检测设备100还包括温度传感器130，温度传感器130用于检测轮胎的温度。胎压传感器120和温度传感器130可检测轮胎工作环境，根据胎压和温度可区分不同工作环境下轮胎的垂向刚度，处理器200根据轮胎接地印记的长度尺寸和垂向刚度可计算车辆实际载重，通过信号发射器300可将车辆载重信息发送至车辆控制系统，从而根据实际载重配置相应的控制策略，以便获得更好的控制性能。
最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。

Claims (10)

1.一种车辆载重检测方法，其特征在于，包括以下步骤：
计算轮胎接地印记的长度尺寸；
根据所述轮胎接地印记的长度尺寸和轮胎半径计算轮胎下沉量；
根据所述轮胎下沉量和轮胎的垂向刚度计算真实载荷。
2.根据权利要求1所述的车辆载重检测方法，其特征在于，所述计算轮胎接地印记的长度尺寸的步骤包括：
检测轮胎圆周面上预设点接地时长；
根据所述接地时长和行进速度计算所述轮胎接地印记的长度尺寸。
3.根据权利要求2所述的车辆载重检测方法，其特征在于，所述检测轮胎圆周面上预设点接地时长的步骤包括：
检测轮胎圆周上预设点的加速度；
在轮胎滚动周期内识别加速度的极小值时刻；
在所述极小值时刻之前，识别与所述极小值时刻临近的第一极大值时刻，将所述第一极大值时刻作为接地时刻；
在所述极小值时刻之后，识别与所述极小值时刻临近的第二极大值时刻，将所述第二极大值时刻作为离地时刻；
将所述离地时刻与所述接地时刻的差值作为所述接地时长。
4.根据权利要求3所述的车辆载重检测方法，其特征在于，所述车辆载重检测方法包括：
以预设时间为间隔，连续检测所述预设点的加速度；
将各所述加速度与所述加速度的均值作差，并以差值的绝对值作为加速度参考值；
根据所述加速度参考值识别所述极小值时刻、所述第一极大值时刻和第二极大值时刻。
5.根据权利要求4所述的车辆载重检测方法，其特征在于，所述根据所述加速度参考值识别所述极小值时刻、所述第一极大值时刻和第二极大值时刻的步骤包括：
以任一时刻的所述加速度参考值与前后相邻时刻的所述加速度参考值进行比较；
若所选时刻的所述加速度参考值小于前后相邻时刻的所述加速度参考值，则所选时刻为所述极小值时刻；
在所述极小值时刻前，通过比较获得所述加速度参考值的最大值以确认所述第一极大值时刻；
在所述极小值时刻后，通过比较获得所述加速度参考值的最大值以确认所述第二极大值时刻。
6.根据权利要求1所述的车辆载重检测方法，其特征在于，所述车辆载重检测方法还包括：
检测轮胎内部温度和轮胎内部气压；
根据所述轮胎内部温度、所述轮胎内部气压和所述轮胎下沉量查表获得所述轮胎的垂向刚度。
7.一种车辆，其特征在于，所述车辆安装有检测设备(100)，所述检测设备(100)安装于所述车辆的轮胎的圆周面，且所述检测设备(100)用于检测轮胎接地印记的长度尺寸。
8.根据权利要求7所述的车辆，其特征在于，所述检测设备(100)包括加速度传感器(110)，所述加速度传感器(110)用于检测所述轮胎的圆周面上预设点的加速度。
9.根据权利要求8所述的车辆，其特征在于，所述检测设备(100)包括胎压传感器(120)，所述胎压传感器(120)用于检测所述轮胎的内部气压。
10.根据权利要求8所述的车辆，其特征在于，所述检测设备(100)包括温度传感器(130)，所述温度传感器(130)用于检测所述轮胎的温度。
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