CN101678729A

CN101678729A - 一种爆胎监测方法及一种爆胎监控装置

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Publication number: CN101678729A
Application number: CN200980000090A
Authority: CN
Inventors: 傅建中
Original assignee: Individual
Current assignee: Wang Dexin
Priority date: 2008-04-10
Filing date: 2009-04-09
Publication date: 2010-03-24
Anticipated expiration: 2029-04-09
Also published as: US20110029214A1; CN101554830A; WO2009124504A1; CN101678729B

Abstract

一种爆胎监测方法及一种爆胎监控装置，该方法以车轮轮速信号作为爆胎监测采样对象；以爆胎轮速增量比率(ΔV)≥爆胎轮速增量比率速率判断阈值(ΔV1)、爆胎轮速增量比率变化速率(ΔV/Δt)≥爆胎轮速增量比率变化速率判断阈值(ΔV1/Δt)，同时其余车轮轮速未发生相应变化为爆胎判断条件，监测和判断爆胎。该装置应用所述爆胎监测方法对车辆ABS系统升级改进，解决爆胎后的车辆安全控制技术问题。

Description

一种爆胎监测方法及一种爆胎监控装置技术领域

本发明涉及工控技术领域，尤其是有关车辆的行车安全监测和控制技术，具体地讲是一种爆胎监测方法及一种爆胎监控装置。背景技术

轮式车辆采用充气轮胎，充气轮胎爆胎往往会导致灾难，因此，轮胎气压监测技术（TPMS ) 受到世界车辆产业界的重视。

现有技术的轮胎气压监测技术分为直接式和间接式两大类。直接式通过在轮胎内安置气压传感器直接监测胎压变化，并通过 RF (射频）传送数据信号，由监视器屏幕显示各轮胎气压、温度，给驾驶员提供预警信息。

直接式轮胎气压监测技术的监测模块受到供电限制，不得已采取降低监测采样频率、加大数据信号发射周期等措施，对爆胎等瞬间突发危险无法实施实时监测采样。

间接式轮胎气压监测技术的典型应用是在车辆防抱死刹车系统 (ABS)的轮速信号基础上开发的轮胎压力监测系统 (TPMS)功能，即利用监测车辆 ABS 轮速传感器信号，通过各种算法如轮速比较法、有效滚动半径法等来实现对胎压的监测。由于胎压变化导致的轮径变化量值很小（气压变化 69Kpa轮胎半径仅变化 lmm) ，信号幅值低、实时性差、环境影响因素多、算法复杂、反应滞后及监测速度不得大于 lOOKm/h等问题的存在，无法应用于高速行车中瞬间爆胎事件的监测采样。发明内容

本发明鉴于上述现有技术中存在的问题，提出一种爆胎监测方法和一种爆胎监控装置，以解决现有间接式轮胎气压监测技术对爆胎信号不能实时监测采样的技术问题，并提供一种采用所述爆胎监测方法升级车辆 ABS系统，实现爆胎监测与制动的爆胎监控装置。

为了实现上述本发明的目的，本发明提供一种爆胎监测方法，该方法包括：

以车轮轮速信号作为爆胎监测采样对象，当某车轮轮速变化爆胎轮速判断阈值，同时其余车轮轮速未发生相应变化，即判断某车轮完全泄气或发生爆胎；

爆胎轮速判断阈值包括爆胎或完全泄气轮速增量比率判断阈值△ VI 和爆胎轮速增量比率变化速率判断阈值 Δ VI/ Δ t;

Δνΐ为必要条件，当某车轮实时轮速增量比率 VI，且其余车轮轮速未发生相应变化，即判断轮胎完全泄气；

Δνΐ/Δΐ为充分条件，当某车轮实时轮速增量比率 VI，其余车轮轮速未发生相应变化，且轮速增量比率变化速率也 Δνΐ/Δΐ，即判断某车轮爆胎。

爆胎或完全泄气轮速增量比率 AV_tt数值与轮胎正常气压和完全泄气两种状态下的轮径比值关联，数学表达式： AV_tt= (R^/R _l) X 100%；只与轮胎和轮辋的规格尺寸有关，与轮胎质量、使用环境和行车速度无关；对爆胎或完全泄气轮速增量比率 AV_tt数值作冗余、安全修正后，即成为爆胎或完全泄气轮速增量比率判断阈值 Δ VI，且 Δ VI < Δ V比；

爆胎轮速增量比率变化速率判断阈值（Δνΐ/Δΐ) 的 At数值与轮胎爆胎完全泄气耗时和车体下沉耗时关联，与车型和轮胎、轮辋规格有关， At 取值范围为 500ms ± 200ms。

直接利用车辆 ABS轮速传感器输出的轮速信号作为爆胎监测采样对象；或采用其它形式轮速传感器对车轮轮速进行监测采样，从而得到轮速信号。

所述车轮轮速包括车轮的角速度和 /或车轮的线速度；

为了实现上述本发明的目的，本发明还提供一种爆胎监控装置，该装置包括：

爆胎监控电子控制器（ECU-b ) ：应用本发明所述的一种爆胎监测方法，对车辆的 ABS 电子控制器（ECU ) 进行升级改进所形成的爆胎监控电子控制器（ECU-b ) ，包括原有 ABS 电子控制电路、程序及新增的轮速信号处理、运算及爆胎逻辑判断等电路及程序软件；

制动执行单元：通过对 ABS系统制动回路改进实现，在车辆制动总泵与 ABS液压调节器之间增加电磁阀，使车辆制动总泵与 ABS液压调节器之间液压管路受电信号控制截止或连通；

车轮轮胎完全泄气或爆胎后，（ECU-b )驱动 ABS液压泵和制动总泵与 ABS液压调节器之间增加的电磁阀，电磁阀截止制动总泵与 ABS 液压调节器之间管路， ABS液压泵（回流泵）运转产生液压制动力，实现制动并保持原有 ABS功能。

当某车轮轮速增量比率^爆胎判断阈值，且其余车轮轮速未同时发生相应变化，所述爆胎监控电子控制器（ECU-b ) 即判断某车轮完全泄气；若轮速增量比率变化速率也爆胎判断阈值，则判断某车轮发生爆胎；

所述爆胎监控电子控制器（ECU-b ) 判断车轮轮胎完全泄气或爆胎后，实施制动并作相应声光报警提示。

ABS液压调节器与车辆制动总泵之间增加电磁阀，使 ABS液压调节器与车辆制动总泵之间液压管路连通或截止受电信号控制；

所述电磁阀为二位三通或二位二通电磁阀，具有阀芯防卡死特征。爆胎监控装置的所述爆胎监控电子控制器（ECU-b ) 判断轮胎爆胎或完全泄气后，同时对所述电磁阀和液压泵进行加电驱动，或先于液压泵对所述电磁阀加电，使所述制动总泵与所述液压调节器之间的液压管路先于截止或同时截止。本发明技术方案同样适用于在车辆 ABS 技术基础上衍生的电子制动力分配（EBD) 和电子稳定程序（ESP) 等系统的升级改进。

本发明具有以下有益效一是轮速信号可以间接监测胎压虽然为公知技术，但由于胎压变化导致轮胎外径形变的量值很小（69Kpa气压变化仅有 lmm) ，路面、环境和行车速度等影响因素众多，轮速信号监测胎压这一公知技术并不能简单直接应用，特别不能应用于 lOOKm/h以上速度环境。

现有技术的间接监测胎压技术方案均是通过建立特定的数学模型，应用特定的程序算法来实现，各种技术方案在技术内容上差异很大，各有利弊，但均为解决气压变化相对缓慢的轮胎漏气或膨胀的轮胎气压监测问题，不能应用于轮胎爆胎等瞬间气压急剧变化的特定事件。而本发明技术方案特别针对瞬间气压急剧变化的爆胎信号监测采样和爆胎后车辆安全控制问题在数学模型、判断条件和程序算法上与现有技术存在明显区别，解决了现有技术未解决的爆胎信号实时监测采样技术难题，突出的实质性特点显而易见。

二是本发明技术方案将爆胎前后车轮轮径比值与爆胎或完全泄气轮速增量比率 Δ ν_¾关联，爆胎或完全泄气轮速增量比率 A V_t 值只与轮辋、轮胎的具体规格有关，与轮胎品质和使用环境状况和行车速度等参数无关，爆胎或完全泄气轮速增量比率 A V_tt信号幅值大而稳定，利于监测采样，克服了现有间接胎压监测技术无法应用于 lOOKm/h以上速度的局限，较现有技术的间接式轮胎气压监测方案有实质性区别和显著的进步。

三是本发明技术方案具有明显的实用从车辆 ABS轮速信号检出爆胎或完全泄气信号，在车辆现有 ABS和基于 ABS技术的 EBD和 ESP基础上进行技术升级、改进即可实现。不具备 ABS、 EBD和 ESP的车辆，也可采用另加其它形式轮速传感器，如霍尔传感器、光电传感器等可监测轮速的传感器，从而获得轮速信号，进而监测检出爆胎或完全泄气信号，具有结构简洁、合理和成本低廉的突出特点和实用效果。附图说明

此处所说明的附图用来提供对本发明实施例的进一步理解，构成本申请的一部分，并不构成对本发明的限定。在附图中：

图 1所示的是本发明实施例 1的爆胎监测方法的程序流程图。

图 2所示的是本发明实施例 2的爆胎监控装置的结构框图。具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚明白，下面结合实施方式和附图，对本发明做进一步详细说明。

实施例 1

图 1所示的是本发明实施例 1的爆胎监测方法的流程图。如图 1所示，本发明实施例 1的爆胎监测方法实现步骤如下：

以连续或频率 ^ ΙΟΗζ的脉冲采样方式对车轮轮速信号进行监测采样，获取采样数据后，首先对采样数据的实时轮速增量比率 Δ ν是否爆胎或完全泄气轮速增量比率判断阈值 Δ VI进行判断（Δ νΐ根据轮辋、轮胎等参数确定并预先存储于电子控制器 ECU中），若某车轮轮速增量比率 Δ ν 爆胎或完全泄气轮速增量比率判断阈值△ VI，且其余车轮轮速未发生相应变化，再判断轮速增量比率变化速率△ V/ Δ t是否爆胎轮速增量比率变化速率判断阈值 Δ VI/ Δ t，若轮速增量比率变化速率 Δ V/ Δ t 轮速增量比率变化速率判断阈值 Δ νΐ/ Δ ΐ , 即可判断某车轮爆胎，否则为漏气所造成的轮胎完全泄气。

在本发明实施例 1中，上述车轮轮速数据可以直接利用车辆 ABS轮速传感器输出的轮速数据，也可以是采用其他形式轮速传感器对车轮轮速进行监测所取得的轮速数据。

本发明技术方案的特征之一是将爆胎或完全泄气轮速增量比率八¥_¾与车轮正常气压滚动半径与完全泄气滚动半径比值关联，数学表达式： AV_tt= (R正常 /R爆胎- 1) Χ100%。实际计算例：

根据 " =V/ ( R轮辋 +Η) 公式，有 ω正常 =V/ (R轮辋 +H) ， "爆胎 =V/ (R轮 _ffl+H爆^。乘用车轮辋规格大部分为 13英寸〜 19英寸，即轮辋半径 R为 165匪〜241匪，扁平比为 45〜90，轮胎高度11=扁平比 X轮胎宽度，以 195/60R14 轮胎为例，轮胎高度 H = 0.60X195 = 117匪， 215/45R17轮胎高度 H=0.45X 215 = 96.75匪。以现在普遍使用轮胎的扁平比 60计算，剔除爆胎后残留高度 H30 = 30mm，轮胎实际高度（有效滚动半径）降低数值在 60mn！〜 100mm。爆胎后轮速与爆胎前轮速比值范围在 1.2〜1.4之间，即爆胎或完全泄气轮速增量比率 Δ V比 =20 %〜40 %。

当某车型的轮辋和轮胎规格确定后，其爆胎或完全泄气轮速增量比率数值八¥_¾也随即为定值， AV_t 冗余、安全修正即成为爆胎或完全泄气轮速增量比率判断阈值 Δνΐ。安全修正可根据车型规格实验确定，一般地，冗余、安全系数以 0.7—0.8左右为适宜，即取 Δνΐ= (0.7—0.8) Δ V比。

爆胎或完全泄气轮速增量比率判断阈值 Δ VI为判断爆胎的必要条件，当轮速增量比率 Δ V 爆胎或完全泄气轮速增量比率判断阈值 Δ VI，且其余车轮轮速未同时发生相应变化，即可判断车轮轮胎完全泄气。

爆胎轮速增量比率变化速率判断阈值（Δνΐ/Δΐ) 按照以下步骤确定：车轮轮速变化达到爆胎轮速增量比率判断阈值 Δ VI与所耗用时间的比值，即为爆胎轮速增量比率变化速率判断阈值（Δνΐ/Δΐ) ，此为判断爆胎的充分条件。

技术文献数据表明，爆胎至轮胎完全泄气耗时 100ms左右，轮胎完全泄气至车体下沉（轮辋碾压轮胎）耗时 200 ms〜500ms (前后轮有差异），综合考虑，以 500ms±200ms作为爆胎轮速增量比率变化速率的 "单位时间" Δ t数值。轮速增量比率变化速率可以采用定时测频（频率法）方式或定频测时（周期法，测量脉冲宽度。）或连续采样等方式进行采样和数据运算获得。

实施例 2

图 2所示的是本发明实施例 2的爆胎监控装置的结构框图，爆胎监控装置包括：

爆胎监控电子控制器（ECU-b ) ；制动执行单元。

(ECU-b ) 以 ABS电子控制器（ECU) 为基础升级改进而成，以车轮轮速信号为爆胎监测采样对象，实施本发明提出的一种爆胎监测方法而监测和判断爆胎事件，适用于每个车轮具有独立轮速传感器的四通道四传感器 ABS 装置。制动执行单元由对 ABS液压制动管路（液压管路和电气控制）的改进得以实现，如图 2所示，在车辆制动总泵 6与 ABS液压调节器 7之三位三通电磁阀 8之间串联接入二位三通电磁阀 5，二位三通电磁阀 5为常开式，常态下（不通电）保持制动总泵与液压调节器三位三通电磁阀 8之间制动管路的畅通。电动液压泵 10、制动分泵 9、三位三通电磁阀 8、轮速传感器 1和 ABS 之 ECU 3为车辆 ABS系统主要部件，爆胎判断、制动指令单元 4为对 ABS 之 ECU升级改进而产生，爆胎监控电子控制器（ECU-b ) 2包含原 ABS之 ECU

3和爆胎判断、制动指令单元 4。

当（ECU-b ) 2检出爆胎信号后，（ECU-b ) 2同时对二位三通电磁阀 5 和电动液压泵 10进行加电驱动，二位三通电磁阀 5得电换向，截止制动总泵 6与 ABS液压调节器三位三通电磁阀 8之间的管路，并连通制动总泵 6 与电动液压泵 10进液口之间管路，电动液压泵 10运转使制动管路内建立起压力，车辆即被制动。

当制动管路内压力过高导致车轮抱死滑移时， ABS控制程序介入制动过程，汽车 ABS功能正常发挥作用。

以上所述的具体实施方式，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施方式而已，并不用于限定本发明的保护范围，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims

权利要求书

1、一种爆胎监测方法，其特征在于：

以车轮轮速信号作为爆胎监测采样对象，当某车轮轮速变化爆胎轮速判断阈值，同时其余车轮轮速未发生相应变化，即判断某车轮完全泄气或发生爆胎。

2、根据权利要求 1所述的爆胎监测方法，其特征在于：

爆胎轮速判断阈值包括爆胎或完全泄气轮速增量比率判断阈值△ VI 和爆胎轮速增量比率变化速率判断阈值 Δ VI/ Δ t;

Δνΐ为必要条件，当某车轮实时轮速增量比率 VI，且其余车轮轮速未发生相应变化，即判断轮胎完全泄气；

Δνΐ/Δΐ为充分条件，当某车轮实时轮速增量比率 VI，其余车轮轮速未发生相应变化，且轮速增量比率变化速率也 Δνΐ/Δΐ，即判断某车轮爆胎。

3、根据权利要求 1所述的爆胎监测方法，其特征在于：

爆胎或完全泄气轮速增量比率 AV_tt数值与轮胎正常气压和完全泄气两种状态下的轮径比值关联，数学表达式： AV_tt= (R^/R _l) X 100%；只与轮胎和轮辋的规格尺寸有关，与轮胎质量、使用环境和行车速度无关；对爆胎或完全泄气轮速增量比率 AV_tt数值作冗余、安全修正后，即成为爆胎或完全泄气轮速增量比率判断阈值 Δ VI，且 Δ VI < Δ V比。

4、根据权利要求 1所述的爆胎监测方法，其特征在于：

爆胎轮速增量比率变化速率判断阈值（Δνΐ/Δΐ) 的 At数值与轮胎爆胎完全泄气耗时和车体下沉耗时关联，与车型和轮胎、轮辋规格有关， At 取值范围为 500ms ± 200ms。

5. 根据权利要求 1所述的爆胎监测方法，其特征在于：

直接利用车辆 ABS轮速传感器输出的轮速信号作为爆胎监测采样对象；或采用其它形式轮速传感器对车轮轮速进行监测采样，从而得到轮速信号。

6. 根据权利要求 1所述的爆胎监测方法，其特征在于：

所述车轮轮速包括车轮的角速度和 /或车轮的线速度。

7 . 一种爆胎监控装置，其特征在于，爆胎监控装置包括：爆胎监控电子控制器（ECU-b ) ：应用本发明所述的一种爆胎监测方法，对车辆的 ABS 电子控制器（ECU ) 进行升级改进所形成的爆胎监控电子控制器（ECU-b ) ，包括原有 ABS 电子控制电路、程序及新增的轮速信号处理、运算及爆胎逻辑判断等电路及程序软件；

制动执行单元：通过对 ABS系统制动回路改进实现，在车辆制动总泵和 ABS液压调节器之间增加电磁阀，使车辆制动总泵与 ABS液压调节器之间液压管路受电信号控制截止或连通；

车轮轮胎完全泄气或爆胎后，（ECU-b )驱动 ABS液压泵和制动总泵与 ABS液压调节器之间增加的电磁阀，电磁阀截止制动总泵与 ABS 液压调节器之间管路， ABS液压泵（回流泵）运转产生液压制动力，实现制动并保持原有 ABS功能。

8 . 根据权利要求 7所述的爆胎监控装置，其特征在于：当某车轮轮速增量比率^爆胎判断阈值，且其余车轮轮速未同时发生相应变化，所述爆胎监控电子控制器（ECU-b ) 即判断某车轮完全泄气；若轮速增量比率变化速率也爆胎判断阈值，则判断某车轮发生爆胎；

所述爆胎监控电子控制器（ECU-b ) 判断车轮轮胎完全泄气或爆胎后，实施制动并作相应声光报警提示。

9. 根据权利要求 7所述的爆胎监控装置，其特征在于：

ABS液压调节器与车辆制动总泵之间增加电磁阀，使 ABS液压调节器与车辆制动总泵之间液压管路连通或截止受电信号控制；

所述电磁阀为二位三通或二位二通电磁阀，具有阀芯防卡死特征。

10. 根据权利要求 7所述的爆胎监控装置，其特征在于：爆胎监控装置的所述爆胎监控电子控制器（ECU-b ) 判断轮胎爆月或完全泄气后，同时对所述电磁阀和液压泵进行加电驱动，或先于液压泵所述电磁阀加电，使所述制动总泵与所述液压调节器之间的液压管路先于止或同时截止。