CN103926084B - 轿车强度及疲劳预警方法及预警系统 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种轿车强度及疲劳预警方法及预警系统，该预警系统包括轴头载荷信号接口单元、信号转换单元、存储单元、初始化单元、计数单元、预警单元；该方法采用六分力传感器实时测试轿车轴头载荷信号，预警系统将该信号转换为轴头载荷力信号F，同时将F与强度极限载荷F0、低周疲劳载荷F1、高周疲劳载荷F2比较，当F>F0的次数n0≥1、F>F1的次数n1大于等于低周疲劳循环次数N1或F>F2的次数n2大于等于高周疲劳循环次数N2时发出预警信息，提示用户进行维修。本发明适用于轿车整车强度和疲劳预报，用户能够实时对轿车强度及疲劳进行监控，不仅可以提示用户及时进行维修，也可以减少因载荷过大造成的轿车疲劳损伤。

Description

轿车强度及疲劳预警方法及预警系统
技术领域
本发明属于轿车可靠耐久性测试技术领域，涉及一种基于六分力传感器的轿车强度及疲劳预警装置方法及系统。
背景技术
轿车的强度及疲劳预警一直是轿车研究中一项难点技术。而根据国家经济贸易委员会、国家发展计划委员会、公安部、国家环境保护总局《关于调整汽车报废标准若干规定的通知》(国经贸资源[2000]1202号)和公安部《关于实施<关于调整汽车报废标准若干规定的通知>有关问题的通知》(公交管[2001]2号)精神，1997年制定的汽车报废标准中，非营运载客汽车和旅游载客汽车的使用年限及办理延缓报废的标准调整为：1、9座(含9座)以下非营运载客汽车(包括轿车、含越野型)使用15年。
轿车的疲劳损伤与驾驶者的操作习惯及使用环境有密切关系，这就导致了轿车疲劳损伤有较大的差异：一种是达到报废年限的车辆仍然有良好的疲劳性能，但必须强制报废，造成资源浪费；另一种是未达到报废年限车辆的疲劳损伤已不能满足使用条件仍然强制使用，造成安全隐患。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供一种轿车强度及疲劳预警系统及预警方法，该系统及方法能够实时对轿车强度及疲劳进行监控并给出预警信息以及时提示用户进行维修。
为了解决上述技术问题，本发明的轿车强度及疲劳预警方法包括下述步骤：
1）将六分力传感器安装在四个车轮轴头上；六分力传感器的输出通过信号采集设备与信号处理设备连接；
2）将轿车能承受的强度极限载荷F0、低周疲劳载荷F1及其对应的低周疲劳循环次数N1、高周疲劳载荷F2及其对应的高周疲劳循环次数N2存储于信号处理系统；
3）将计数值n0、n1和n2初始化为0；
4）通过信号采集设备采集六分力传感器输出的轴头载荷信号并将其转换为信号处理设备可接受的形式；
5）通过信号处理设备将信号采集设备输出的轴头载荷信号转换为轴头载荷力信号F；
6）利用信号处理设备将轴头载荷力信号F与强度极限载荷F0、低周疲劳载荷F1、高周疲劳载荷F2进行比较；当F>F0时计数值n0、n1、n2均加一，F1＜F＜F0时计数值数n1、n2均加一，F2＜F＜F1时计数值数n2加一；
7）信号处理设备将n0、n1、n2分别与1、N1、N2进行比较，N1-n1、N2-n2的数值输出给显示装置进行显示；当n0≥1、n1≥N1或n2≥N2时发出预警信息；预警信息输出给显示装置进行显示。
本发明的轿车强度及疲劳预警系统包括：
轴头载荷信号接口单元：用于接收信号采集设备传输的轴头载荷信号；
信号转换单元：将接收的轴头载荷信号转换为轴头载荷力信号F；
存储单元：用于存储轿车能承受的强度极限载荷F0、低周疲劳载荷F1及其对应的低周疲劳循环次数N1、高周疲劳载荷F2及其对应的高周疲劳循环次数N2；
初始化单元：用于将计数值n0、n1和n2初始化为0；
计数单元：将轴头载荷力信号F与强度极限载荷F0、低周疲劳载荷F1、高周疲劳载荷F2进行比较；当F>F0时计数值n0、n1、n2均加一，F1＜F＜F0时计数值数n1、n2均加一，F2＜F＜F1时计数值数n2加一；
预警单元：将n0、n1、n2分别与1、N1、N2进行比较，N1-n1、N2-n2的数值输出给显示装置；当n0≥1、n1≥N1或n2≥N2时发出预警信息，预警信息输出给显示装置。
本发明采用六分力传感器实时测试轿车轴头载荷力信号F，并将轴头载荷力信号F与轴头载荷力信号F与强度极限载荷F0、低周疲劳载荷F1、高周疲劳载荷F2进行比较，当F>F0的次数n0大于等于1、F>F1的次数n1大于等于低周疲劳循环次数N1或F>F2的次数n2大于等于高周疲劳循环次数N2时发出预警信息，及时提示用户进行维修，以免造成安全隐患。本发明适用于轿车整车强度和疲劳预报，用户能够实时对轿车强度及疲劳进行监控，不仅可以提示用户及时进行维修，也可以减少因载荷过大造成的轿车疲劳损伤。同时，本发明也能够避免具有良好疲劳性能的车辆因达到报废年限强制报废造成的资源浪费，以及疲劳损伤已不能满足使用条件但未达到报废年限的车辆仍然强制使用造成的安全隐患。
附图说明
下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细说明。
图1是本发明的轿车强度及疲劳预警装置原理图。
图2是信号处理系统软件流程图。
图3是本发明的轿车强度及疲劳预警系统原理图。
具体实施方式
如图1所示，本发明的轿车强度及疲劳预警装置包括六分力传感器、信号采集设备、信号处理设备和显示装置。所述六分力传感器安装在四车轮轴头上，信号处理设备为车载电脑（ECU）；六分力传感器的输出通过信号采集设备与ECU连接。信号采集设备可以采用A/D转换芯片，用于将六分力传感器输出的轴头载荷模拟信号转换为信号处理设备可接受的数字信号；信号采集设备也可以采用电平转换芯片，用于将六分力传感器输出的轴头载荷数字信号转换为信号处理设备可接受的轴头载荷电平信号。信号处理设备用于实时接收轴头载荷信号并进行数据处理，根据处理结果输出预警信号。预警信号由显示装置进行显示的软件流程如图2所示。
本发明的轿车强度及疲劳预警方法包括下述步骤：
1）将四个六分力传感器分别安装在四个车轮轴头上；将四个六分力传感器的输出连接到信号采集设备的输入，信号采集设备的输出连接到信号处理设备的输入；
2）将轿车能承受的强度极限载荷F0、低周疲劳载荷F1及其对应的低周疲劳循环次数N1、高周疲劳载荷F2及其对应的高周疲劳循环次数N2存储于信号处理设备；
3）将计数值n0、n1和n2初始化为0；
4）通过信号采集设备采集四个六分力传感器输出的轴头载荷信号并将其转换为信号处理设备可接受的形式；
5）通过信号处理设备对信号采集设备输出的四个轴头载荷电压信号，然后通过运算处理得到轴头载荷力信号F；
6）利用信号处理系统将轴头载荷力信号F与强度极限载荷F0、低周疲劳载荷F1、高周疲劳载荷F2进行比较；当F>F0时计数值n0、n1、n2均加一，F1＜F＜F0时计数值数n1、n2均加一，F2＜F＜F1时计数值数n2加一；
7）信号处理系统将n0、n1、n2分别与1、N1、N2进行比较；如果n0≥1，发出警报，目前行驶工况超过了轿车所能承受的极限载荷，建议维修；N1-n1为所能承受的低周疲劳载荷的剩余次数，可以在显示装置上显示，如果n1≥N1，发出预警，轿车已不具备低周疲劳承载能力，建议维修；N2-n2为所能承受的高周疲劳载荷的剩余次数，可以在显示装置上显示，如果n2≥N2，发出预警，轿车已不具备高周疲劳承载能力，建议维修。预警信息在显示装置上进行显示，以及时提示用户。用户还可以通过显示的N1-n1和N2-n2数值实时监视整车承受的载荷情况和疲劳情况，从而选择承载较小的载荷，避免因载荷过大造成轿车疲劳损伤，延长轿车的使用寿命。
如图3所示，本发明的轿车强度及疲劳预警系统包括：
轴头载荷信号接口单元：用于接收信号采集设备传输的轴头载荷力信号F；
信号转换单元：将接收的四个轴头载荷电压信号通过运算处理得到轴头载荷力信号F；
存储单元：用于存储轿车能承受的强度极限载荷F0、低周疲劳载荷F1及其对应的低周疲劳循环次数N1、高周疲劳载荷F2及其对应的高周疲劳循环次数N2；
初始化单元：用于将计数值n0、n1和n2初始化为0；
计数单元：将轴头载荷力信号F与强度极限载荷F0、低周疲劳载荷F1、高周疲劳载荷F2进行比较；当F>F0时计数值n0、n1、n2均加一，F1＜F＜F0时计数值数n1、n2均加一，F2＜F＜F1时计数值数n2加一；
预警单元：将n0、n1、n2分别与1、N1、N2进行比较，如果n0≥1，发出警报，目前行驶工况超过了轿车所能承受的极限载荷，建议维修；N1-n1为所能承受的低周疲劳载荷的剩余次数，可以输出给显示装置显示，如果n1≥N1，发出预警，轿车已不具备低周疲劳承载能力，建议维修；N2-n2为所能承受的高周疲劳载荷的剩余次数，可以输出给显示装置显示，如果n2≥N2，发出预警，轿车已不具备高周疲劳承载能力，建议维修。预警信息输出给显示装置进行显示，以及时提示用户。

Claims (2)

1.一种轿车强度及疲劳预警方法，其特征在于包括下述步骤：
1)将六分力传感器安装在四个车轮轴头上；六分力传感器的输出通过信号采集设备与信号处理设备连接；
2)将轿车能承受的强度极限载荷F0、低周疲劳载荷F1及其对应的低周疲劳循环次数N1、高周疲劳载荷F2及其对应的高周疲劳循环次数N2存储于信号处理设备；
3)将计数值n0、n1和n2初始化为0；
4)通过信号采集设备采集六分力传感器输出的轴头载荷信号并将其转换为信号处理设备可接受的形式；
5)通过信号处理设备将信号采集设备输出的轴头载荷信号转换为轴头载荷力信号F；
6)利用信号处理设备将轴头载荷力信号F与强度极限载荷F0、低周疲劳载荷F1、高周疲劳载荷F2进行比较；当F>F0时计数值n0、n1、n2均加一，F1＜F＜F0时计数值数n1、n2均加一，F2＜F＜F1时计数值数n2加一；
7)信号处理设备将n0、n1、n2分别与1、N1、N2进行比较，N1-n1、N2-n2的数值输出给显示装置进行显示；当n0≥1、n1≥N1或n2≥N2时发出预警信息；预警信息输出给显示装置进行显示。
2.一种轿车强度及疲劳预警系统，其特征在于包括：
轴头载荷信号接口单元：用于接收信号采集设备传输的轴头载荷信号；
信号转换单元：将接收的轴头载荷信号转换为轴头载荷力信号F；
存储单元：用于存储轿车能承受的强度极限载荷F0、低周疲劳载荷F1及其对应的低周疲劳循环次数N1、高周疲劳载荷F2及其对应的高周疲劳循环次数N2；
初始化单元：用于将计数值n0、n1和n2初始化为0；
计数单元：将轴头载荷力信号F与强度极限载荷F0、低周疲劳载荷F1、高周疲劳载荷F2进行比较；当F>F0时计数值n0、n1、n2均加一，F1＜F＜F0时计数值数n1、n2均加一，F2＜F＜F1时计数值数n2加一；
预警单元：将n0、n1、n2分别与1、N1、N2进行比较，N1-n1、N2-n2的数值输出给显示装置；当n0≥1、n1≥N1或n2≥N2时发出预警信息，预警信息输出给显示装置。
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