CN101391564A - 汽车轮胎气压变化的监测方法及实现该监测方法的系统 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种汽车轮胎气压变化的检测方法及实现该方法的系统，尤其是一种通过计算汽车轮胎转速及对比分析而判断汽车轮胎气压变化情况的方法及实现该方法的系统。依据各轮胎的情况进行数据采样，测量或计算建立一套各轮胎的数据，并对数据进行比较，对超欠压轮胎进行报警，有效提高了方法或系统监测报警的准确性。
Description
【技术领域】
本发明涉及一种汽车轮胎气压变化的检测方法及实现该方法的系统，尤其是一种通过计算汽车轮胎转速及对比分析而判断汽车轮胎气压变化情况的方法及实现该方法的系统。
【背景技术】
汽车在行驶过程中，若是出现汽车轮胎漏气，驾驶员若是不能实时地了解汽车轮胎的漏气情况，不但在行驶中浪费了燃料，而且还存在出现交通事故的隐患。因此，驾驶员实时并且及时地掌握汽车轮胎的气压情况是非常必要也十分重要的。
在现有技术中，有一些监测汽车轮胎气压变化的技术方案，如主要通过装载压力传感器进行实时测量，并依据所得数值大小进行漏气报警的技术方案，但此种方案存在不同速度情形下容易出现误报警的缺陷。另外有一种是通过轮胎转速数据进行判断的技术方案，该方案是通过获取轮胎转速数据，并对各类轮胎转速数据进行计算，由计算结果与预设数值进行比较，从而得出汽车各轮胎的气压状况。此方案与前一方案比较，解决了不同速度情形下容易出现误报警的缺陷。但由于其本身的设计，仅仅限于单个轮胎出现气压不足时进行报警，当两个或两个以上的轮胎都存在气压不足的情形时，则无法同时对此种情形进行气压不足的报警，存在一定的缺陷。另外，也是由于此技术方案本身的设计不足及数值计算设置上的不周全，对于轮胎比较轻微的漏气情况也无法进行及时的报警，其监测灵敏度较低。
【发明内容】
本发明的目的是公开一种不单能对单个轮胎气压不足进行报警，而且对同时两个或两个以上轮胎气压不足进行报警的汽车轮胎监测方法及实现该方法的系统。
本发明的目的是这样实现的：
一种汽车轮胎气压变化的监测方法，包括如下步骤：
(1)获取汽车各轮胎的转速，分别为学左前、学左后、学右前、学右后，并作为比较判断的转速参照值；
(2)获取汽车当前各轮胎的转速，分别为实左前、实左后、实右前、实右后，并与步骤(1)各轮胎的转速参照值进行比较；
(3)对步骤(2)的比较结果若超过预设数值则进行报警；
(4)转向步骤(2)；
其特征在于：步骤(2)的比较方法是：
首先设置一偏差值；
然后将实左前+实右后与实左后+实右前进行比较，
若实左前+实右后>实左后+实右前，则对实右后与学右后+偏差值进行比较，
若实右后>学右后+偏差值，则右后计加“1”，右前计、左前计和左后计均置“0”，
若实右后<＝学右后+偏差值，则将实右前与学右前+偏差值进行比较，并且实左后与学左后+偏差值进行比较，
若实右前>学右前+偏差值并且实左后与学左后>偏差值，则左前计加“1”，右前计、右后计和左后计均置“0”，
若非(实右前>学右前+偏差值并且实左后与学左后>偏差值)，则左前计、右前计、右后计和左后计均置“0”，
若实左前+实右后<＝实左后+实右前，则对实右前与学右前+偏差值进行比较，
若实右前>学右前+偏差值，则右前计加“1”，左前计、右后计和左后计均置“0”，
若实右前<＝学右前+偏差值，则对实左后与学左后+偏差值进行比较，
若实左后>学左后+偏差值，则左后计加“1”，左前计、右后计和右前计均置“0”，
若实左后<＝学左后+偏差值，则左后计、左前计、右后计和右前计均置“0”。
步骤(3)的方法是：将左后计、右前计、右后计、左前计分别与预设值比较，若大于或等于预设值，则显示该轮胎出现故障。
上述步骤(1)的转速，除非重新启动获得，一开始获得之后相对不再变化，步骤(2)是每次进行检测时所进行的第一步；所述转速，可由传感器直接获得，也可以通过测量转圈数和时间计算得到，比较则可以按差值方法进行，也可以按比例方法进行；预设数值可以推定，通过试验获得可更准确。
上述方法中，步骤(3)的比较结果，在连续若干次获取的转速与转速参照值的差值超过预设数值才予以确认。
所述连续，是指比较是在相邻测量或测量计算得到的转速中进行，比较可以是相对的转速，也可以是含有各转速的式子。
上述方法中，步骤(1)与步骤(2)的转速，必须排除刹车时或减速时情形或刹车时测取的轮胎圈数及花费的时间。
一种汽车轮胎气压变化的监测报警系统，包括：
一用于获取汽车轮胎转动信号并进行转换的车轮信号的接口电路；
一用于获取汽车刹车信号并进行转换的刹车信号转换电路；
一按键输入电路；
一单片机；并依据车轮信号接口电路、刹车信号转换电路、按键入电路提供的信号进行计算处理；
一显示屏示屏接口电路或一蜂鸣器驱动电路，并依据单片机的处理结果将有关信息送往显示屏或蜂鸣器，单片机接下列程序进行相关处理：
(1)获取汽车各轮胎的转速，分别为学左前、学左后、学右前、学右后，并作为比较判断的转速参照值；
(2)获取汽车当前各轮胎的转速，分别为实左前、实左后、实右前、实右后，并与步骤(1)各轮胎的转速参照值进行比较；
(3)对步骤(2)的比较结果若超过预设数值则进行报警；
(4)转向步骤(2)；
其特征在于：步骤(2)的比较方法是：
首先设置一偏差值；
然后将实左前+实右后与实左后+实右前进行比较，
若实左前+实右后>实左后+实右前，则对实右后与学右后+偏差值进行比较，
若实右后>学右后+偏差值，则右后计加“1”，右前计、左前计和左后计均置“0”，
若实右后<＝学右后+偏差值，则将实右前与学右前+偏差值进行比较，并且实左后与学左后+偏差值进行比较，
若实右前>学右前+偏差值并且实左后与学左后>偏差值，则左前计加“1”，右前计、右后计和左后计均置“0”，
若非(实右前>学右前+偏差值并且实左后与学左后>偏差值)，则左前计、右前计、右后计和左后计均置“0”，
若实左前+实右后<＝实左后+实右前，则对实右前与学右前+偏差值进行比较，
若实右前>学右前+偏差值，则右前计加“1”，左前计、右后计和左后计均置“0”，
若实右前<＝学右前+偏差值，则对实左后与学左后+偏差值进行比较，
若实左后>学左后+偏差值，则左后计加“1”，左前计、右后计和右前计均置“0”，
若实左后<＝学左后+偏差值，则左后计、左前计、右后计和右前计均置“0”。
步骤(3)的方法是：将左后计、右前计、右后计、左前计分别与预设值比较，若大于或等于预设值，则显示该轮胎出现故障。
上述步骤(1)的转速，除非重新启动获得，一开始获得之后相对不再变化，步骤(2)是每次进行检测时所进行的第一步；所述转速，可由传感器直接获得，也可以通过测量转圈数和时间计算得到，比较则可以按差值方法进行，也可以按比例方法进行；预设数值可以推定，通过试验获得可更准确。
上述系统中，步骤(3)的比较结果，在连续若干次获取的转速与转速参照值的差值超过预设数值才予以确认。
所述连续，是指比较是在相邻测量或测量计算得到的转速中进行，比较可以是相对的转速，也可以是含有各转速的式子。
上述系统中，步骤(1)与步骤(2)的转速，必须排除刹车时或减速时情形或刹车时测取的轮胎圈数及花费的时间。
本发明的有益效果：本发明的方法或者系统依据汽车各轮胎在行进过程中进行轮胎转速采样，测量或计算建立一套转速数据，再依据所建立的数据与实时获取的各轮胎转速进行比较，从而测算出轮胎的气压情况，并且能够测算出两个或两个以上的轮胎同时出现气压不足时的情形，并显示该两个或两个以上的轮胎的具体位置，解决了现有技术只能对一个轮胎进行测算的不足。使驾驶员根据系统得出的提示及时做出应对措施，从而一方面避免出现交通事故的发生，另一方面也节约行驶中所耗费的燃油。
【附图说明】
图1是本发明实施例系统电源电路图及实施例系统单片机及刹车信号转换电路；
图2是本发明实施例系统车轮信号接口电路；
图3是本发明实施例按键输入电路、蜂鸣驱动电路及LED提示灯接口电路。
图4是本发明方法步骤及系统软件方框流程图；
图5是图4中故障分析部分的方框流程图；
图6是图4中大漏气分析部分的方框流程图。
【具体实施方式】
下面结合附图对本发明作进一步详述。
具体实施方式的步骤或程序设计可分为两个部分，一部分是参照值建立部分，另一部分是检测部分，此两部分之间也有一些共同步骤，可以设计成另一共同部分，该共同部分主要包括测取各轮胎转动圈数、数据有效性检验和计算各轮胎转速等部分，两大部分在判断学习标后分开，进入各自的实质程序。
参照值建立部分，需要测取二组数据，主要包括测取各轮胎的学习数值、学习数值的有效性检验、确立准参照值、确立参照数据，以确定轮胎转速参照值，这一过程称为学习，是建立作为比较判断的参照数据。
检测部分，包括参照数据与实时获取的轮胎转速的比较、速度超限检测、故障分析、修复分析与报警显示等过程。
其中，测取各个轮胎的转动圈数，这部分测取各个轮胎的转动圈数，可以从汽车的传感器获得，由于存在汽车慢速行驶的可能，所以不以瞬时测得的数据进行推算转速，而是要求在转动一定的圈数之后再进行推算转速，也就是每次测量转速时测得一定的圈数作为计算依据，其快慢取决于测量所需要的时间。
数据的有效性检验，由于刹车时的转速瞬间变化巨大，因此数据不具有代表性，应将这些数据排除在外，而且还应去除测量这些圈数的时间，以保证测得转速的准确性。在测取轮胎转动圈数时判断当前是否出现刹车，如有刹车动作则不将该次测得的圈数、测量时所需的时间累计入总圈数和总时间。
各轮胎的转速，经数据有效性检验后，依据实际测得的轮胎转动圈数和所需要的测量时间计算各轮胎的转速。
测取各轮胎学习数值，对于新轮胎或经修补后更换的轮胎或系统重新学习，需要获取其转速参照数据，由上述计算各轮胎转速得到，称为学习数值，拟用于计算参照值。
学习数值的有效性检验，应当符合如下条件，才可以作为有效的学习数值：车速>20公里/小时且车速<80公里/小时；车速为2×3.14×R×N，R为轮胎通常半径，N为轮胎转速。
速度超限检测，当车辆速度大于20公里/小时或者大于200公里/小时，就不再作检测，其中车速为2×3.14×R×N，R为轮胎通常半径，N为轮胎转速。
故障分析，首先设置一偏差值，此偏差值是根据车速而给出的一个补偿值；然后将实左前+实右后与实左后+实右前进行比较，若实左前+实右后>实左后+实右前，则对实右后与学右后+偏差值进行比较，若实右后>学右后+偏差值，则右后计加“1”，右前计、左前计和左后计均置“0”，再比较右后计是否大于或等于预设值，如是则显示右后轮出现故障；
若实右后<＝学右后+偏差值，则将实右前与学右前+偏差值进行比较，并且实左后与学左后+偏差值进行比较，若实右前>学右前+偏差值并且实左后与学左后>偏差值，则左前计加“1”，右前计、右后计和左后计均置“0”，再比较左前计是否大于或等于预设值，如是则显示左前轮出现故障；
若非(实右前>学右前+偏差值并且实左后与学左后>偏差值)，则左前计、右前计、右后计和左后计均置“0”，
若实左前+实右后<＝实左后+实右前，则对实右前与学右前+偏差值进行比较，若实右前>学右前+偏差值，则右前计加“1”，左前计、右后计和左后计均置“0”，再比较左前计是否大于或等于预设值，如是则显示左前轮出现故障；
若实右前<＝学右前+偏差值，则对实左后与学左后+偏差值进行比较，若实左后>学左后+偏差值，则左后计加“1”，左前计、右后计和右前计均置“0”，再比较左后计是否大于或等于预设值，如是则显示左后轮出现故障；若实左后<＝学左后+偏差值，则左后计、左前计、右后计和右前计均置“0”。
修复分析，当出现故障，更换轮胎后，系统自动进行分析，若比较结果连续四次不超过预设数值时，则清除报警标记。
报警显示，当出现故障时，即有故障标记时，声响报警并显示故障轮胎位置。
实施例：涉及对象为丰田凯美瑞小汽车，其轮胎直径(2r)为63公分。
参照图1至图3，该电路为系统工作提供直流电源，其中，J1连接汽车的直流电电源(10—18V)，经滤波及稳压后为VCC(DC5V)电压，D9二极管为防止电源输入电压正负压颠倒，R28为放电电阻，当电路断电后，电解电容上和其它元件上的余电通过R28放掉。
该电路用于获取四个车轮信号，并进行放大转换，其中，连接器JP3连接四个车轮的信号，通过C1、C2、C3、C4隔离信号中的直流部分，信号分别经U1A、U1B、U1C、U1D放大，再通过U2F、U2D、U2C、U2A整形滤波形成脉冲信号sg1n3、sg1n2、sg1n1、sg1n4连接至Atmega8，U5A通过VF调整使U5A输出电压在U2F、U2D、U2C、U2A有阀值之间。
该电路为中央处理部分，其中，P1.2用于检测外设KEY是否操作；P1.3用于控制外设U2，U2为蜂鸣器，当高电平时，U2无响声，当低电平时，U2发出响声；Atmega8还连接四个轮胎经处理后的信号sg1n3、sg1n2、sg1n1、sg1n4；连接器J2连接刹车信号，当刹车时，Atmega8的P1.4改变状态，即可判断到，通过PCX光电耦合避免外界对Atmega8的干扰，ATMEGA8的P3.0、P3.1根据JP4连接不同有外设(JP5或JP7)可输出不同的光电效果；另外，RST连接X5045的RESET脚，上电时可使ATMEGA8复位，当电路电压低时也可使ATMEGA8复位P3.4、P3.5、P3.6、P3.7与X5045连接，X5045除为ATMEGA8提供复位信号外，还可将数据存放在X5045中，使电路没电时，数据不会丢失，同时当ATMEGA8程序飞跑后，X5045也为其提供看门狗的功能。
本发明电路包括按键输入电路、蜂鸣器输出电路、发光二极管D1、D2、D3、D4电路及其接口电路，ATMGA8的P1.0至P1.7分别与D1、D2、D3、D4连接，由ATMGA8发来数据，U1接收后作回应，同时根据有关信息控制发光二极管D1、D2、D3、D4进行工作，为U1提供时基，KEY为学习按键，BEERPER为蜂鸣器。
参照图1，该电路为系统工作提供直流电源及中央处理，其中，J3(图5)连接汽车的直流电电源(10—28V)，经滤波及稳压后为VCC(DC5V)电压，F1可恢复保险丝及D10为电源冲击保护电路，D9二极管为防止电源输入电压正负压颠倒，R21电阻及C13发光二极管为放电回路，当电路断电后，电解电容上和其它元件上的余电通过R21及C13发光二极管放掉。
中央处理部分主要由单片机ATMEGA8(U4)组成，该芯片包含上电复位、掉电复位电路，内部含有EEPROM，可存放数据，使电路没电时，数据不会丢失，同时该单片机也使用内部看门狗，当ATMEGA8程序飞跑后，能进行复位。ATMEGA8还连接四个轮胎经处理后的信号SgIn2、SgIn3、SgIn4、SgIn1；另外J3(图5)也连接刹车信号，当刹车时，ATMEGA8的PD3引脚改变状态，即可判断到，通过PC817(U3)光电耦合避免外界对ATMEGA8的干扰，J1连接器用于跟显示电路(图6)进行通信。
参照图2，该电路用于获取四个车轮信号，并进行放大转换，其中，连接器J3连接四个车轮的信号，通过C1、C2、C4、C5隔离信号中的直流部分，信号分别经U1B、U1A、U1D、U1C放大，再通过U2D、U2F、U2A、U2C整形滤波形成脉冲信号SgIn2、SgIn3、SgIn4、SgIn1连接至ATMEGA8，U5A通过VF调整使U5A输出电压在U2F、U2D、U2C、U2A有效阀值之间，而且D1与D2、D3与D4、D5与D6、D7与D8分别为四个车轮信号的保护电路，防止冲击。
参照图3，该电路包括STC12C4052(U1)处理器、按键输入电路、蜂鸣器输出电路、4路双色发光二极管电路。J1与J1(图4)连接，进行通信；INT1用于检测外设KEY是否操作；P3.7用于控制外设U2，U2为蜂鸣器，当高电平时，U2发出响声，当低电平时，U2无响声；U1的P1.0至P1.7分别与D1、D2、D3、D4连接，由ATMEGA8(图4中U4)发来数据，U1接收后作回应，同时根据有关信息控制发光二极管D1、D2、D3、D4进行工作。
Claims (8)
1.一种汽车轮胎气压变化的监测方法，包括如下步骤：
(1)获取汽车各轮胎的转速，分别为学左前、学左后、学右前、学右后，并作为比较判断的转速参照值；
(2)获取汽车当前各轮胎的转速，分别为实左前、实左后、实右前、实右后，并与步骤(1)各轮胎的转速参照值进行比较；
(3)对步骤(2)的比较结果若超过预设数值则进行报警；
(4)转向步骤(2)；
其特征在于：步骤(2)的比较方法是：
首先设置一偏差值；
然后将实左前+实右后与实左后+实右前进行比较，
若实左前+实右后>实左后+实右前，则对实右后与学右后+偏差值进行比较，
若实右后>学右后+偏差值，则右后计加“1”，右前计、左前计和左后计均置“0”，
若实右后<＝学右后+偏差值，则将实右前与学右前+偏差值进行比较，并且实左后与学左后+偏差值进行比较，
若实右前>学右前+偏差值并且实左后与学左后>偏差值，则左前计加“1”，右前计、右后计和左后计均置“0”，
若非(实右前>学右前+偏差值并且实左后与学左后>偏差值)，则左前计、右前计、右后计和左后计均置“0”，
若实左前+实右后<＝实左后+实右前，则对实右前与学右前+偏差值进行比较，
若实右前>学右前+偏差值，则右前计加“1”，左前计、右后计和左后计均置“0”，
若实右前<＝学右前+偏差值，则对实左后与学左后+偏差值进行比较，
若实左后>学左后+偏差值，则左后计加“1”，左前计、右后计和右前计均置“0”，
若实左后<＝学左后+偏差值，则左后计、左前计、右后计和右前计均置“0”。
步骤(3)的方法是：将左后计、右前计、右后计、左前计分别与预设值比较，若大于或等于预设值，则显示该轮胎出现故障。
2.根据权利要求1所述的监测方法，其特征在于：上述步骤(1)的转速，除非重新启动获得，一开始获得之后相对不再变化，步骤(2)是每次进行检测时所进行的第一步；所述转速，可由传感器直接获得，也可以通过测量转圈数和时间计算得到，比较则可以按差值方法进行，也可以按比例方法进行；预设数值可以推定，通过试验获得可更准确。
3.根据权利要求2所述的监测方法，其特征在于：上述方法中，步骤(3)的比较结果，在连续若干次获取的转速与转速参照值的差值超过预设数值才予以确认。
4.根据权利要求3所述的监测方法，其特征在于：上述方法中，步骤(1)与步骤(2)的转速，必须排除刹车时或减速时情形或刹车时测取的轮胎圈数及花费的时间。
5.根据权利要求1至4任一权利要求所述的监测方法，其特征在于：步骤(1)中各轮胎的转速参照值系由确立参照数据方法确立。
6.一种汽车轮胎气压变化的监测报警系统，包括：
一用于获取汽车轮胎转动信号并进行转换的车轮信号的接口电路；
一用于获取汽车刹车信号并进行转换的刹车信号转换电路；
一按键输入电路；
一单片机；并依据车轮信号接口电路、刹车信号转换电路、按键入电路提供的信号进行计算处理；
一显示屏示屏接口电路或一蜂鸣器驱动电路，并依据单片机的处理结果将有关信息送往显示屏或蜂鸣器，单片机接下列程序进行相关处理：
(1)获取汽车各轮胎的转速，分别为学左前、学左后、学右前、学右后，并作为比较判断的转速参照值；
(2)获取汽车当前各轮胎的转速，分别为实左前、实左后、实右前、实右后，并与步骤(1)各轮胎的转速参照值进行比较；
(3)对步骤(2)的比较结果若超过预设数值则进行报警；
(4)转向步骤(2)；
其特征在于：步骤(2)的比较方法是：
首先设置一偏差值；
然后将实左前+实右后与实左后+实右前进行比较，
若实左前+实右后>实左后+实右前，则对实右后与学右后+偏差值进行比较，
若实右后>学右后+偏差值，则右后计加“1”，右前计、左前计和左后计均置“0”，
若实右后<＝学右后+偏差值，则将实右前与学右前+偏差值进行比较，并且实左后与学左后+偏差值进行比较，
若实右前>学右前+偏差值并且实左后与学左后>偏差值，则左前计加“1”，右前计、右后计和左后计均置“0”，
若非(实右前>学右前+偏差值并且实左后与学左后>偏差值)，则左前计、右前计、右后计和左后计均置“0”，
若实左前+实右后<＝实左后+实右前，则对实右前与学右前+偏差值进行比较，
若实右前>学右前+偏差值，则右前计加“1”，左前计、右后计和左后计均置“0”，
若实右前<＝学右前+偏差值，则对实左后与学左后+偏差值进行比较，
若实左后>学左后+偏差值，则左后计加“1”，左前计、右后计和右前计均置“0”，
若实左后<＝学左后+偏差值，则左后计、左前计、右后计和右前计均置“0”。
步骤(3)的方法是：将左后计、右前计、右后计、左前计分别与预设值比较，若大于或等于预设值，则显示该轮胎出现故障。
7.根据权利要求6所述的监测系统，其特征在于，步骤(3)的比较结果，在连续若干次获取的转速与转速参照值的差值超过预设数值才予以确认。
8.根据权利要求7所述的监测系统，其特征在于：上述系统中，步骤(1)与步骤(2)的转速，必须排除刹车时或减速时情形或刹车时测取的轮胎圈数及花费的时间。
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