CN103776589B - 汽车车轮动平衡检测方法及汽车车轮动平衡检测系统 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种汽车车轮动平衡检测方法及汽车车轮动平衡检测系统，其中，汽车车轮动平衡检测方法包括：步骤A：判断汽车行驶时的路面是否平整；步骤B：如果路面平整，则检测汽车轮罩与轮胎胎冠顶表面的距离信号，根据距离信号计算得出距离变化率信号；步骤C：判断距离变化率信号表示的距离变化率是否都处于预定范围内；步骤D：如果距离变化率信号表示的距离变化率都处于预定范围内，则判定汽车车轮不存在动不平衡现象；步骤E：如果距离变化率信号中表示的任一距离变化率超出预定范围的情况，则判定汽车车轮存在动不平衡现象。本发明有效地解决了现有技术中由于无法检测汽车车轮动不平衡而导致汽车容易出现故障的问题。

Description

汽车车轮动平衡检测方法及汽车车轮动平衡检测系统

技术领域

本发明涉及汽车技术领域，特别是涉及汽车车轮动平衡检测方法及汽车车轮动平衡检测系统。

背景技术

现有技术中，汽车车轮由于胎压不足、轮胎磨损、橡胶老化等多种原因可能导致出现车轮动不平衡，进而造成行驶过程中车轮颠簸及跳动现象。

在车轮动不平衡初期，驾驶员并不能及时注意到这种现象，随着动不平衡的加剧，不仅影响车轮运转的状态，使车辆运行时形成振荡和颠簸，导致轮胎出现不规则磨损，降低乘坐舒适性，还会影响汽车高速行驶时的平稳度，增加汽车产生故障的可能性；严重时还可能因轮胎摆动、跳动、失去控制而造成交通事故。

发明内容

本发明的一个目的是要提供一种汽车车轮动平衡检测方法及汽车车轮动平衡检测系统，以解决现有技术中由于无法检测汽车车轮动不平衡而导致汽车容易出现故障的问题。

根据本发明的一方面，提供了一种汽车车轮动平衡检测方法，包括：

步骤A：判断汽车行驶时的路面是否平整；

步骤B：如果路面平整，则检测汽车轮罩与轮胎胎冠顶表面的距离信号，根据距离信号计算得出距离变化率信号；

步骤C：判断距离变化率信号表示的距离变化率是否都处于预定范围内；

步骤D：如果距离变化率信号表示的距离变化率都处于预定范围内，则判定汽车车轮不存在动不平衡现象；

步骤E：如果距离变化率信号中表示的任一距离变化率超出预定范围的情况，则判定汽车车轮存在动不平衡现象。

进一步地，所述步骤B包括以下步骤：对测量得到的所述距离信号进行低阶带通滤波处理，获得滤波后的距离信号；对所述滤波后的距离信号的变化进行比较，找出其中的距离突变点，从而得到所述滤波后的距离信号中与轮胎胎冠沟槽相对应的沟槽起始点以及沟槽终止点，并且计算得到消除了轮胎胎冠沟槽导致的距离变化之后的动不平衡距离信号；对所述动不平衡距离信号的曲线求一阶导数，得到所述距离变化率信号。

进一步地，步骤A包括以下步骤：检测汽车前部在竖直方向上的第一加速度、汽车中部在竖直方向上的第二加速度以及汽车后部在竖直方向上的第三加速度；根据所述第一加速度、第二加速度和第三加速度之间的差值判断汽车行驶时的路面是否平整，如果所述第一加速度、第二加速度和第三加速度均小于第一预定加速度值，则判断汽车行驶时的路面是平整的；如果所述第一加速度、第二加速度和第三加速度均大于第二预定加速度值，则判断汽车行驶时的路面不平整。

进一步地，所述第一预定加速度值和所述第二预定加速度值相同，均为0.3g。

进一步地，所述第一预定加速度值为0.2g，所述第二预定加速度值为0.5g。

进一步地，还包括以下步骤：根据所述汽车车轮是否存在动不平衡现象的判定结果进行声光提示。

进一步地，所述预定范围为-2.5至+2.5。

根据本发明的另一个方面，提供了一种汽车车轮动平衡检测系统，包括：路面平整判断装置，用于判断汽车行驶时的路面是否平整；车轮跳动位移检测传感器，在判断汽车行驶时路面平整的情况下，所述车轮跳动位移检测传感器检测汽车轮罩与轮胎胎冠顶表面的距离信号；处理器，用于根据所述距离信号计算得出轮胎的距离变化率信号，并且判断所述距离变化率信号中的距离变化率是否都处于预定范围内；如果所述距离变化率信号中的距离变化率都处于所述预定范围内，则判定所述汽车车轮不存在动不平衡现象；如果所述距离变化率信号中存在距离变化率超出所述预定范围的情况，则判定所述汽车车轮存在动不平衡现象；优选地，所述预定范围为-2.5至+2.5。

进一步地，处理器被配置为：对测量得到的所述距离信号进行低阶带通滤波处理，获得滤波后的距离信号；对所述滤波后的距离信号的变化进行比较，找出其中的距离突变点，从而得到所述滤波后的距离信号中与轮胎胎冠沟槽相对应的沟槽起始点以及沟槽终止点，并且计算得到消除了轮胎胎冠沟槽导致的距离变化之后的动不平衡距离信号；对所述动不平衡距离信号的曲线求一阶导数，得到所述距离变化率；和/或，

所述路面平整判断装置被配置为：检测汽车前部在竖直方向上的第一加速度、汽车中部在竖直方向上的第二加速度以及汽车后部在竖直方向上的第三加速度；根据所述第一加速度、第二加速度和第三加速度之间的差值判断汽车行驶时的路面是否平整，如果所述第一加速度、第二加速度和第三加速度均小于第一预定加速度值，则判断汽车行驶时的路面是平整的；如果所述第一加速度、第二加速度和第三加速度均大于第二预定加速度值，则判断汽车行驶时的路面不平整；优选地，所述第一预定加速度值和所述第二预定加速度值相同，均为0.3g；或者优选地，所述第一预定加速度值为0.2g，所述第二预定加速度值为0.5g。

进一步地，汽车车轮动平衡检测系统还包括：声光提示装置，与所述处理器电连接，所述声光提示装置用于接收所述汽车车轮是否动平衡的判断结果，并且根据判断结果进行声光提示；喷水冲刷装置，连接在所述车轮跳动位移检测传感器上，所述喷水冲刷装置用于清洗所述车轮跳动位移检测传感器上的污泥或灰尘。

通过本实施例的汽车车轮动平衡检测方法可以随时检测汽车车轮的动平衡情况，在车轮出现动不平衡现象时，可以及时的发现并通知驾驶员进行轮胎动平衡维护，使车辆在行驶过程中平稳行驶，提高了乘坐舒适性，并且降低了高速行驶时由于轮胎动不平衡到孩子的事故风险。

根据下文结合附图对本发明具体实施例的详细描述，本领域技术人员将会更加明了本发明的上述以及其他目的、优点和特征。

附图说明

后文将参照附图以示例性而非限制性的方式详细描述本发明的一些具体实施例。附图中相同的附图标记标示了相同或类似的部件或部分。本领域技术人员应该理解，这些附图未必是按比例绘制的。附图中：

图1是根据本发明一个实施例的汽车车轮动平衡检测方法的流程示意图；

图2是图1所示汽车车轮动平衡检测方法的流程示意图的步骤B的流程示意图；

图3是图1所示汽车车轮动平衡检测方法的流程示意图的步骤A的流程示意图；

图4是轮胎处于正常状态时进行滤波后的距离信号曲线图；

图5是轮胎存在动不平衡现象时进行滤波后的距离信号曲线图；

图6是轮胎处于正常状态时对滤波后的距离信号进行B2步骤处理的距离曲线图；

图7是轮胎处于正常状态时对滤波后的距离信号进行B2步骤处理的距离曲线图；

图8是轮胎处于正常状态时进行B3步骤后得到所述距离变化率的曲线图；

图9是轮胎处于正常状态时进行B3步骤后得到所述距离变化率的曲线图；

图10是根据本发明一个实施例的汽车车轮动平衡检测方法的示意图。

具体实施方式

图1是根据本发明一个实施例的汽车车轮动平衡检测方法的流程示意图。本实施例的汽车车轮动平衡检测方法一般性地可包括：

步骤S1：判断汽车行驶时的路面是否平整。

步骤S2：如果路面平整，则检测汽车轮罩与轮胎胎冠顶表面的距离信号，根据距离信号计算得出距离变化率信号。

步骤S3：判断距离变化率信号表示的距离变化率是否都处于预定范围内。

步骤S4：如果距离变化率信号表示的距离变化率都处于预定范围内，则判定汽车车轮不存在动不平衡现象（或称汽车车轮处于动平衡状态）。

步骤S5：如果距离变化率信号中表示的任一距离变化率超出预定范围的情况，则判定汽车车轮存在动不平衡现象。

通过本实施例的汽车车轮动平衡检测方法可以随时检测汽车车轮的动平衡情况，在车轮出现动不平衡现象时，可以及时的发现并通知驾驶员进行轮胎动平衡维护，使车辆在行驶过程中平稳行驶，提高了乘坐舒适性，并且降低了高速行驶时由于轮胎动不平衡到孩子的事故风险。

优选地，参见图2，步骤S2可包括以下步骤：

S21：对测量得到的距离信号进行低阶带通滤波处理，获得滤波后的距离信号。

S22：对滤波后的距离信号的变化进行比较，找出其中的距离突变点，从而得到滤波后的距离信号中与轮胎胎冠沟槽相对应的沟槽起始点以及沟槽终止点，并且计算得到消除了轮胎胎冠沟槽导致的距离变化之后的动不平衡距离信号。

S23：对动不平衡距离信号的曲线求一阶导数，得到距离变化率信号。

参见图4和图5，示出了对距离信号进行低阶带通滤波处理的曲线图，图4为轮胎处于正常状态时进行滤波后的距离信号曲线；图5为轮胎存在动不平衡现象时进行滤波后的距离信号曲线，图4和图5的横向坐标为时间，纵向坐标为距离。对距离信号的曲线采用低阶带通滤波方法进行滤波处理，消除干扰信号，低阶带通滤波方法可以沿着任何针状端点或者小字母进行追踪，消除小字母、毛刺和噪声的影响。此方法属于公知的技术，不再详细叙述。

S22步骤为进行消除轮胎胎冠沟槽导致距离变化的处理步骤，参见图6和图7，图6为轮胎处于正常状态时对滤波后的距离信号进行S22步骤处理的距离曲线图，图7为轮胎处于正常状态时对滤波后的距离信号进行S22步骤处理的距离曲线图，图6和图7的横向坐标轴为时间，纵向坐标轴为距离。

S22步骤的处理程序中首先对滤波后的距离信号曲线（见图4及图5）进行数据变化率计算，确定其变化阶段，包括距离增大和减小的起始点。一般而言，从沟槽起点开始，轮罩与轮胎的距离突然增加，在沟槽结束点，该测量值突然降低；而由轮胎的动不平衡现象会导致该距离值降低，且该变化率会明显小于沟槽导致的变化率。（由于轮胎胎冠沟槽和动不平衡初始点分别会导致距离增加和降低，因此相应的变化率，沟槽导致的是正值，动不平衡现象导致的是负值）。另外轮胎胎冠的沟槽一般是垂直切割的，因此在沟槽的起始点，测量距离是突变的，当前点的测量值75mm，相邻的下一个点就突变成81mm了；但是由动不平衡导致的距离变化，会有一个过渡过程，不会产生明显突变。因此通过对距离变化进行比较，就以找出所有沟槽的起始点及终止点，通过这样消除由轮胎沟槽导致的距离变化，得到动不平衡距离信号为实时的轮胎胎冠表面与轮罩的距离曲线。

参见图8和图9，图8为轮胎处于正常状态时进行S23步骤后得到距离变化率信号的曲线图，图9为对轮胎处于正常状态时进行S23步骤后得到距离变化率信号的曲线图。图8和图9的横向坐标为时间，纵向坐标为变化率值。

轮胎处于正常状态下，一个测量周期内，该曲线小幅波动，如图8所示，整体曲线较平稳，均为小幅波动。当某一车轮动不平衡时，间隙值会规律性跳动，如图9中方框内所示的曲线，曲线波动明显较大。对消除沟槽后的动不平衡距离信号（如上图6及图7）求一阶导数，得到距离变化率信号的曲线，分别对应下图8及图9，通过对变化率进行实时对比，若在某一时刻变化率大于+2.5，或者另一时刻变化率小于-2.5，可判定此时轮胎存在动不平衡现象。需要说明的是，本实施例的汽车车轮动平衡检测方法中，距离变化率信号中的距离变化率的预定范围为-2.5至+2.5。

如图3所示，本实施例进一步优选地，步骤S1包括以下步骤：

S11：检测汽车前部在竖直方向上的第一加速度、汽车中部在竖直方向上的第二加速度以及汽车后部在竖直方向上的第三加速度。

S12：根据第一加速度、第二加速度和第三加速度之间的差值判断汽车行驶时的路面是否平整。判断规则被特别地设置为：如果第一加速度、第二加速度和第三加速度均小于第一预定加速度值，则判断汽车行驶时的路面是平整的；如果第一加速度、第二加速度和第三加速度均大于第二预定加速度值，则判断汽车行驶时的路面不平整。

在本发明的一些实施例中，第一预定加速度值和第二预定加速度值可被预定为具有相同数值。特别地，在本发明进一步优选的一些实施例中，第一预定加速度值和第二预定加速度值被特别地设置为0.3g，以保证路面平整度判断的准确性。

在另一些实施例中，第一预定加速度值和第二预定加速度值也可被预定为具有不同的数值。特别地，在本发明进一步优选的另一些实施例中，第一预定加速度值被特别地设置为0.2g，第二预定加速度值被特别地设置为0.5g，以保证路面平整度判断更加准确。

至此，根据本发明的教导和例示，本领域技术人员可以认识到，第一预定加速度值和第二预定加速度值的设定根据具体的路况、车辆情况进行设定以实现本发明。上文提供的两组数值为本发明中具有有益效果的特别优选的数值。

动平衡检测方法还包括以下步骤：根据汽车车轮是否存在动不平衡现象的判定结果进行声光提示。

本发明还提供了一种汽车车轮动平衡检测系统的实施例，参见图10，该系统可包括路面平整判断装置101车轮跳动位移检测传感器102和处理器103，路面平整判断装置101用于判断汽车行驶时的路面是否平整，在汽车行驶时路面平整的情况下，车轮跳动位移检测传感器检测汽车轮罩与轮胎胎冠顶表面的距离信号，处理器103用于根据距离信号计算得出轮胎的距离变化率信号，并且，处理器103判断距离变化率信号表示的距离变化率是否都处于预定范围内，

如果距离变化率信号表示的距离变化率都处于预定范围内，则判定汽车车轮不存在动不平衡现象。

如果距离变化率信号表示的任一距离变化率超出预定范围的情况，则判定汽车车轮存在动不平衡现象。在一些实施例中，所述预定范围被特别地设置为-2.5至+2.5。

优选地，处理器可被配置为：对测量得到的距离信号进行低阶带通滤波处理，获得滤波后的距离信号；对滤波后的距离信号的变化进行比较，找出其中的距离突变点，从而得到滤波后的距离信号中与轮胎胎冠沟槽相对应的沟槽起始点以及沟槽终止点，并且计算得到消除了轮胎胎冠沟槽导致的距离变化之后的动不平衡距离信号；对动不平衡距离信号的曲线求一阶导数，得到距离变化率信号。

优选地，路面平整判断装置可被配置为：检测汽车前部在竖直方向上的第一加速度、汽车中部在竖直方向上的第二加速度以及汽车后部在竖直方向上的第三加速度；根据第一加速度、第二加速度和第三加速度之间的差值判断汽车行驶时的路面是否平整。如果第一加速度、第二加速度和第三加速度均小于第一预定加速度值，则判断汽车行驶时的路面是平整的；如果第一加速度、第二加速度和第三加速度均大于第二预定加速度值，则判断汽车行驶时的路面不平整。

在本发明的一些实施例中，第一预定加速度值和第二预定加速度值可被预定为具有相同数值。特别地，在本发明进一步优选的一些实施例中，第一预定加速度值和第二预定加速度值被特别地设置为0.3g，以保证路面平整度判断的准确性。

在另一些实施例中，第一预定加速度值和第二预定加速度值也可被预定为具有不同的数值。特别地，在本发明优选的另一些实施例中，第一预定加速度值被特别地设置为0.2g，第二预定加速度值被特别地设置为0.5g，以保证路面平整度判断更加准确。

汽车车轮动平衡检测系统还可包括声光提示装置104和喷水冲刷装置105，声光提示装置104与处理器103电连接，声光提示装置104用于接收汽车车轮是否动平衡的判断结果，并且根据判断结果进行声光提示。喷水冲刷装置105连接在车轮跳动位移检测传感器上，喷水冲刷装置用于清洗车轮跳动位移检测传感器上的污泥或灰尘。

系统运行过程中，处理器103若判定车辆在颠簸路面上行驶，则暂时取消车轮动不平衡检测；若检测认为车辆行驶路面较为平整，开启车辆动不平衡检测功能。

处理器103如果已经判断出某个或某几个轮胎存在动不平衡现象，则通过声光提示装置104告知驾驶员，其中，声光提示装置中的光提示系统可以明确告知驾驶员哪条轮胎存在动不平衡。系统启动后，处理器103自动进入传感器脏污自检程序，若判定车轮跳动位移检测传感器102表面有污泥或灰尘，则启动洗涤装置洗净车轮跳动位移检测传感器102，保证其始终具有较高的检测精度。

至此，本领域技术人员应认识到，虽然本文已详尽示出和描述了本发明的多个示例性实施例，但是，在不脱离本发明精神和范围的情况下，仍可根据本发明公开的内容直接确定或推导出符合本发明原理的许多其他变型或修改。因此，本发明的范围应被理解和认定为覆盖了所有这些其他变型或修改。

Claims (11)

1.一种汽车车轮动平衡检测方法，包括：

步骤A(S1)：判断汽车行驶时的路面是否平整；

步骤B(S2)：如果路面平整，则检测汽车轮罩与轮胎胎冠顶表面的距离信号，根据所述距离信号计算得出距离变化率信号；

步骤C(S3)：判断所述距离变化率信号表示的距离变化率是否都处于预定范围内；

步骤D(S4)：如果所述距离变化率信号表示的距离变化率都处于所述预定范围内，则判定所述汽车车轮不存在动不平衡现象；

步骤E(S5)：如果所述距离变化率信号中表示的任一距离变化率超出所述预定范围的情况，则判定所述汽车车轮存在动不平衡现象；

其中，步骤A包括以下步骤：

检测汽车前部在竖直方向上的第一加速度、汽车中部在竖直方向上的第二加速度以及汽车后部在竖直方向上的第三加速度；

根据所述第一加速度、第二加速度和第三加速度之间的差值判断汽车行驶时的路面是否平整；

如果所述第一加速度、第二加速度和第三加速度均小于第一预定加速度值，则判断汽车行驶时的路面是平整的；

如果所述第一加速度、第二加速度和第三加速度均大于第二预定加速度值，则判断汽车行驶时的路面不平整。

2.根据权利要求1所述的动平衡检测方法，其特征在于，

所述步骤B包括以下步骤：

对测量得到的所述距离信号进行低阶带通滤波处理，获得滤波后的距离信号；

对所述滤波后的距离信号的变化进行比较，找出其中的距离突变点，从而得到所述滤波后的距离信号中与轮胎胎冠沟槽相对应的沟槽起始点以及沟槽终止点，并且计算得到消除了轮胎胎冠沟槽导致的距离变化之后的动不平衡距离信号；

对所述动不平衡距离信号的曲线求一阶导数，得到所述距离变化率信号。

3.根据权利要求1所述的动平衡检测方法，其特征在于，所述第一预定加速度值和所述第二预定加速度值相同，均为0.3g。

4.根据权利要求1所述的动平衡检测方法，其特征在于，所述第一预定加速度值为0.2g，所述第二预定加速度值为0.5g。

5.根据权利要求1或2所述的动平衡检测方法，其特征在于，还包括以下步骤：

根据所述汽车车轮是否存在动不平衡现象的判定结果进行声光提示。

6.根据权利要求1所述的动平衡检测方法，其特征在于，所述预定范围为-2.5至+2.5。

7.一种汽车车轮动平衡检测系统，包括：

路面平整判断装置，用于判断汽车行驶时的路面是否平整；

车轮跳动位移检测传感器，在判断汽车行驶时路面平整的情况下，所述车轮跳动位移检测传感器检测汽车轮罩与轮胎胎冠顶表面的距离信号；

处理器，用于根据所述距离信号计算得出轮胎的距离变化率信号，并且判断所述距离变化率信号中的距离变化率是否都处于预定范围内；

如果所述距离变化率信号中的距离变化率都处于所述预定范围内，则判定所述汽车车轮不存在动不平衡现象；

如果所述距离变化率信号中存在距离变化率超出所述预定范围的情况，则判定所述汽车车轮存在动不平衡现象；

其中，所述路面平整判断装置被配置为：

检测汽车前部在竖直方向上的第一加速度、汽车中部在竖直方向上的第二加速度以及汽车后部在竖直方向上的第三加速度；

根据所述第一加速度、第二加速度和第三加速度之间的差值判断汽车行驶时的路面是否平整；

如果所述第一加速度、第二加速度和第三加速度均小于第一预定加速度值，则判断汽车行驶时的路面是平整的；

如果所述第一加速度、第二加速度和第三加速度均大于第二预定加速度值，则判断汽车行驶时的路面不平整。

8.根据权利要求7所述的汽车车轮动平衡检测系统，其特征在于，所述处理器被配置为：

对测量得到的所述距离信号进行低阶带通滤波处理，获得滤波后的距离信号；

对所述滤波后的距离信号的变化进行比较，找出其中的距离突变点，从而得到所述滤波后的距离信号中与轮胎胎冠沟槽相对应的沟槽起始点以及沟槽终止点，并且计算得到消除了轮胎胎冠沟槽导致的距离变化之后的动不平衡距离信号；

对所述动不平衡距离信号的曲线求一阶导数，得到所述距离变化率信号。

9.根据权利要求7所述的汽车车轮动平衡检测系统，其特征在于，还包括：

声光提示装置，与所述处理器电连接，所述声光提示装置用于接收所述汽车车轮是否动平衡的判断结果，并且根据判断结果进行声光提示；

喷水冲刷装置，连接在所述车轮跳动位移检测传感器上，所述喷水冲刷装置用于清洗所述车轮跳动位移检测传感器上的污泥或灰尘。

10.根据权利要求7所述的汽车车轮动平衡检测系统，其特征在于，所述第一预定加速度值和所述第二预定加速度值相同，均为0.3g。

11.根据权利要求7所述的汽车车轮动平衡检测系统，其特征在于，所述第一预定加速度值为0.2g，所述第二预定加速度值为0.5g。