CN107933219A - 一种汽车车轮胎压监控及控制调节方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种汽车车轮胎压监控及控制调节方法，包括硬件配备，构建胎压调控函数，胎压检测，数据运算，胎压动态调整及胎压监控等六个步骤。本发明系统构成简单，设备使用及维护成本低廉且操作灵活方便，可有效的实现在对胎压进行全程监控作业的同时，根据车辆运行状态灵活对胎压进行调整，确保胎压与车辆状态及路面状态处于最佳的比例关系，从而极大的提高了车辆胎压监控精度和调控精度，改善和提高车辆运行的安全性、舒适性，并有效降车辆运行能耗和轮胎磨损。
Description
技术领域
本发明涉及一种汽车车轮胎压监控及控制调节方法，属汽车技术领域。
背景技术
胎压值对车辆运行安全性、舒适性、运行能耗及轮胎磨损起着至关重要的作用，但当前车辆在实际运行中，对胎压的检测和调整工作往往需要通过专业的设备进行检测调整，从而导致当前胎压检测调整工作与轮胎胎压实际需要间存在极大的偏差，从而对车辆的运行安全性、舒适性、运行能耗及轮胎磨损等受到严重影响，严重时甚至发生爆胎等事故，而针对这一问题，当前主要一方面时通过为车辆行车电脑增加胎压检测程序，虽然可以满足检测需要，但缺乏对胎压实施灵活调节的能力，另一方面时为车胎增压自动调压阀，实现车轮在运行过程中，自动根据设定的胎压范围进行调压，但这些调压方法一方面均存在极大的局限性，不能有效同时完成对胎压及时检测和调压作业的需要，另一方面调压过程相对滞后、调压作业操控灵活性差，且在胎压调解中缺乏有效且统一的调节方法和流程，因此导致当前胎压检测调节工作依然是困扰车辆运行安全性和可靠性的重要因素，针对这一问题，迫切需要开发一种全新的胎压调节方法，以满足实际使用的需要。
发明内容
本发明目的就在于克服上述不足，提供一种汽车车轮胎压监控及控制调节方法。
为实现上述目的，本发明是通过以下技术方案来实现：
一种汽车车轮胎压监控及控制调节方法，包括以下步骤：
第一步，硬件配备，首先为车辆轮胎内设胎压传感器、温度传感器，为车胎气门嘴处配备胎压调节阀，并使车胎气门嘴通过胎压调节阀分别与车辆轮胎内部及外部空气环境连通，在车辆轮胎轮轴位置处设转速传感器，最后在行车电脑系统中配备胎压调控装置，并使胎压调控装置分别与胎压传感器、温度传感器、胎压调节阀和转速传感器电气连接；
第二步，构建胎压调控函数，在第一步的胎压调控装置内录入路面运动阻力计算函数、车轮滑移率计算函数、轮胎纵向力计算函数、车速计算函数备用；
第三步，胎压检测，首先通过车辆轮胎内的胎压传感器、温度传感器对轮胎当前的胎压和温度进行检测，然后通过转速传感器对当前轮胎转速进行检测，然后通过胎压调控装置通过行车电脑系统系统获取当前车辆的车速及载重负载，最后将检测到的各数据均分别保存在胎压调控装置内，同时将检测到的数据在行车电脑系统中进行显示；
第四步，数据运算，首先根据第三步中采集的到的当前轮胎温度、车辆的车速和载重负载，利用第二步构建的路面运动阻力计算函数、车轮滑移率计算函数、轮胎纵向力计算函数、车速计算函数，计算出当前参数条件下最佳胎压值，然后根据最佳胎压值为最佳胎压值设定胎压偏差上限值、下限值对最佳胎压值进行修正，同时设定胎压告警值，然后将第三步检测大的当前轮胎胎压与最佳胎压值及胎压偏差上线和下线进行比多，若当前胎压符合最佳胎压值及胎压偏差上线和下线要求，且无需进行胎压调整，若当前胎压不在最佳胎压值及胎压偏差上线和下线要求范围内，则需要进行胎压调整，且当当前胎压达到并超出胎压告警值时，则由胎压调控装置驱动行车电脑系统进行报警；
第五步，胎压动态调整，根据第四步的运算结果对胎压进行调节，对胎压调节作业分为手动调节和自动调节，当进行手动调压时，首先由操作人员通过行车电脑系统读取第三步检测到的轮胎当前的压力和温度值，然后由操作人员直接操作胎压调控装置驱动胎压调节阀运行，实现对胎压进行调节，并在胎压调节过程中，返回到第三步，并对调节过程中的当前的压力、温度、轮胎转速、车速及载重负载进行持续检测，并在胎压达到使用需要后有操作人员停止调压操作，从而完成胎压调节作业的需要；当进行自动调压时，由胎压调控装置根据第四步计算数据结果，驱动胎压调节阀运行，对胎压进行调整，并在胎压调节过程中，返回到第三步，并对调节过程中的当前的压力、温度、轮胎转速、车速及载重负载进行持续检测，并在胎压实际值达到第四步计算数据后，由胎压调控装置停止对胎压调节阀驱动可完成胎压调节作业；
第六步，胎压监控，完成第五步作业后返回到第三步，再次对轮胎胎压进行持续检测作业并调节。
进一步的，所述的第一步中，每个轮胎均设一个压传感器、温度传感器和转速传感器，每个轮胎的压传感器、温度传感器和转速传感器构成一个检测组，各检测组均由胎压调控装置分配独立的数据通讯地址。
进一步的，所述的胎压调控装置包括数据处理电路、驱动电路、信号放大电路、滤波电路、数据通讯总线电路和无线数据通讯电路，所述的数据处理电路分别驱动电路和数据通讯总线电路电气连接，所述的驱动电路和数据通讯总线电路分别与信号放大电路、滤波电路、无线数据通讯电路、压传感器、温度传感器和转速传感器和胎压调节阀电气连接，所述的数据通讯总线电路另与行车电脑系统电气连接。
进一步的，所述的无线数据通讯电路包括为基于WIFI无线通讯系统、 Zigbee无线通讯系统、DSRC无线通讯系统级及RFID射频通讯系统中的任意一种或几种共同使用。
进一步的，所述的第二步中，
路面运动阻力计算函数为：f＝(Tη1r-Fa)/G；
其中f为阻力系统，η1为车辆发动机传动系统效率、r车辆主动轮半径，Fa为车辆空气阻力，G为车辆重量；
车轮滑移率计算函数：s＝v-rwi/v；
其中s为车轮滑移系数，v车速，r为车辆主动轮半径，wi为车轮转速；
车速计算函数：
轮胎纵向力计算函数为：
其中为车速估计值，α车辆运行加速度，μ为修正值，为车轮滑移率， Ti车轮力矩，θi车轮与路面摩擦系数，和为车轮转速，f和g为函数符号， i＝fl,fr,rl,rr,fl,fr,rl,rr分别为车辆左前轮、右前轮、左后轮和右后轮，Fx,i为轮胎纵向力，Jw车轮转动惯量，R车轮半径，K车轮常数，Fz,i轮胎垂直方向上的压力。
进一步的，所述的第三步中，各数据检测时间间隔为5—30分钟。
进一步的，所述的第三步中，数据检测时间间隔与车速频率与车速相匹配，其中车速大于80公里/小时，30—120秒进行一次数据检测，车速为60—80公里/小时，1—3分钟进行一次数据检测；车速为40—公里/小时，1—5分钟进行一次数据检测；车速为20—40公里/小时，1—8分钟进行一次数据检测；车速为10—20公里/小时，1—10分钟进行一次数据检测；车速为0—10公里/ 小时，1—20分钟进行一次数据检测
进一步的，所述的第四步中，数据运算时间为1—3秒，第五步胎压调整时间在3—30秒内内完成。
本发明系统构成简单，设备使用及维护成本低廉且操作灵活方便，可有效的实现在对胎压进行全程监控作业的同时，根据车辆运行状态灵活对胎压进行调整，确保胎压与车辆状态及路面状态处于最佳的比例关系，从而极大的提高了车辆胎压监控精度和调控精度，改善和提高车辆运行的安全性、舒适性，并有效降车辆运行能耗和轮胎磨损。
附图说明
图1为本发加工方法流程图；
图2为胎压调控装置结构示意图；
图3为某车型胎压与车速关系调整示意图。
具体实施方式
如图1—3所示，一种汽车车轮胎压监控及控制调节方法，包括以下步骤：
第一步，硬件配备，首先为车辆轮胎内设胎压传感器、温度传感器，为车胎气门嘴处配备胎压调节阀，并使车胎气门嘴通过胎压调节阀分别与车辆轮胎内部及外部空气环境连通，在车辆轮胎轮轴位置处设转速传感器，最后在行车电脑系统中配备胎压调控装置，并使胎压调控装置分别与胎压传感器、温度传感器、胎压调节阀和转速传感器电气连接；
第二步，构建胎压调控函数，在第一步的胎压调控装置内录入路面运动阻力计算函数、车轮滑移率计算函数、轮胎纵向力计算函数、车速计算函数备用；
第三步，胎压检测，首先通过车辆轮胎内的胎压传感器、温度传感器对轮胎当前的胎压和温度进行检测，然后通过转速传感器对当前轮胎转速进行检测，然后通过胎压调控装置通过行车电脑系统系统获取当前车辆的车速及载重负载，最后将检测到的各数据均分别保存在胎压调控装置内，同时将检测到的数据在行车电脑系统中进行显示；
第四步，数据运算，首先根据第三步中采集的到的当前轮胎温度、车辆的车速和载重负载，利用第二步构建的路面运动阻力计算函数、车轮滑移率计算函数、轮胎纵向力计算函数、车速计算函数，计算出当前参数条件下最佳胎压值，然后根据最佳胎压值为最佳胎压值设定胎压偏差上限值、下限值对最佳胎压值进行修正，同时设定胎压告警值，然后将第三步检测大的当前轮胎胎压与最佳胎压值及胎压偏差上线和下线进行比多，若当前胎压符合最佳胎压值及胎压偏差上线和下线要求，且无需进行胎压调整，若当前胎压不在最佳胎压值及胎压偏差上线和下线要求范围内，则需要进行胎压调整，且当当前胎压达到并超出胎压告警值时，则由胎压调控装置驱动行车电脑系统进行报警；
第五步，胎压动态调整，根据第四步的运算结果对胎压进行调节，对胎压调节作业分为手动调节和自动调节，当进行手动调压时，首先由操作人员通过行车电脑系统读取第三步检测到的轮胎当前的压力和温度值，然后由操作人员直接操作胎压调控装置驱动胎压调节阀运行，实现对胎压进行调节，并在胎压调节过程中，返回到第三步，并对调节过程中的当前的压力、温度、轮胎转速、车速及载重负载进行持续检测，并在胎压达到使用需要后有操作人员停止调压操作，从而完成胎压调节作业的需要；当进行自动调压时，由胎压调控装置根据第四步计算数据结果，驱动胎压调节阀运行，对胎压进行调整，并在胎压调节过程中，返回到第三步，并对调节过程中的当前的压力、温度、轮胎转速、车速及载重负载进行持续检测，并在胎压实际值达到第四步计算数据后，由胎压调控装置停止对胎压调节阀驱动可完成胎压调节作业；
第六步，胎压监控，完成第五步作业后返回到第三步，再次对轮胎胎压进行持续检测作业并调节。
其中，所述的第一步中，每个轮胎均设一个压传感器、温度传感器和转速传感器，每个轮胎的压传感器、温度传感器和转速传感器构成一个检测组，各检测组均由胎压调控装置分配独立的数据通讯地址，所述的胎压调控装置包括数据处理电路、驱动电路、信号放大电路、滤波电路、数据通讯总线电路和无线数据通讯电路，所述的数据处理电路分别驱动电路和数据通讯总线电路电气连接，所述的驱动电路和数据通讯总线电路分别与信号放大电路、滤波电路、无线数据通讯电路、压传感器、温度传感器和转速传感器和胎压调节阀电气连接，所述的数据通讯总线电路另与行车电脑系统电气连接，且所述的无线数据通讯电路包括为基于WIFI无线通讯系统、Zigbee无线通讯系统、DSRC无线通讯系统级及RFID射频通讯系统中的任意一种或几种共同使用。
值得指出的，第二步中，
路面运动阻力计算函数为：f＝(Tη1r-Fa)/G；
其中f为阻力系统，η1为车辆发动机传动系统效率、r车辆主动轮半径，Fa为车辆空气阻力，G为车辆重量；
车轮滑移率计算函数：s＝v-rwi/v；
其中s为车轮滑移系数，v车速，r为车辆主动轮半径，wi为车轮转速；
车速计算函数：
轮胎纵向力计算函数为：
其中为车速估计值，α车辆运行加速度，μ为修正值，为车轮滑移率，Ti车轮力矩，θi车轮与路面摩擦系数，和为车轮转速，f和g为函数符号， i＝fl,fr,rl,rr,fl,fr,rl,rr分别为车辆左前轮、右前轮、左后轮和右后轮，Fx,i为轮胎纵向力，Jw车轮转动惯量，R车轮半径，K车轮常数，Fz,i轮胎垂直方向上的压力。
与此同时，所述的第三步中，各数据检测时间间隔为5—30分钟，且数据检测时间间隔与车速频率与车速相匹配，其中车速大于80公里/小时，30—120 秒进行一次数据检测，车速为60—80公里/小时，1—3分钟进行一次数据检测；车速为40—公里/小时，1—5分钟进行一次数据检测；车速为20—40公里/ 小时，1—8分钟进行一次数据检测；车速为10—20公里/小时，1—10分钟进行一次数据检测；车速为0—10公里/小时，1—20分钟进行一次数据检测。
此外第四步中，数据运算时间为1—3秒，第五步胎压调整时间在3—30 秒内内完成。
本发明系统构成简单，设备使用及维护成本低廉且操作灵活方便，可有效的实现在对胎压进行全程监控作业的同时，根据车辆运行状态灵活对胎压进行调整，确保胎压与车辆状态及路面状态处于最佳的比例关系，从而极大的提高了车辆胎压监控精度和调控精度，改善和提高车辆运行的安全性、舒适性，并有效降车辆运行能耗和轮胎磨损。
以上显示和描述了本发明的基本原理和主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。
Claims (8)
1.一种汽车车轮胎压监控及控制调节方法，其特征在于，所述的汽车车轮胎压控制调节方法包括以下步骤：
第一步，硬件配备，首先为车辆轮胎内设胎压传感器、温度传感器，为车胎气门嘴处配备胎压调节阀，并使车胎气门嘴通过胎压调节阀分别与车辆轮胎内部及外部空气环境连通，在车辆轮胎轮轴位置处设转速传感器，最后在行车电脑系统中配备胎压调控装置，并使胎压调控装置分别与胎压传感器、温度传感器、胎压调节阀和转速传感器电气连接；
第二步，构建胎压调控函数，在第一步的胎压调控装置内录入路面运动阻力计算函数、车轮滑移率计算函数、轮胎纵向力计算函数、车速计算函数备用；
第三步，胎压检测，首先通过车辆轮胎内的胎压传感器、温度传感器对轮胎当前的胎压和温度进行检测，然后通过转速传感器对当前轮胎转速进行检测，然后通过胎压调控装置通过行车电脑系统系统获取当前车辆的车速及载重负载，最后将检测到的各数据均分别保存在胎压调控装置内，同时将检测到的数据在行车电脑系统中进行显示；
第四步，数据运算，首先根据第三步中采集的到的当前轮胎温度、车辆的车速和载重负载，利用第二步构建的路面运动阻力计算函数、车轮滑移率计算函数、轮胎纵向力计算函数、车速计算函数，计算出当前参数条件下最佳胎压值，然后根据最佳胎压值为最佳胎压值设定胎压偏差上限值、下限值对最佳胎压值进行修正，同时设定胎压告警值，然后将第三步检测大的当前轮胎胎压与最佳胎压值及胎压偏差上线和下线进行比多，若当前胎压符合最佳胎压值及胎压偏差上线和下线要求，且无需进行胎压调整，若当前胎压不在最佳胎压值及胎压偏差上线和下线要求范围内，则需要进行胎压调整，且当当前胎压达到并超出胎压告警值时，则由胎压调控装置驱动行车电脑系统进行报警；
第五步，胎压动态调整，根据第四步的运算结果对胎压进行调节，对胎压调节作业分为手动调节和自动调节，当进行手动调压时，首先由操作人员通过行车电脑系统读取第三步检测到的轮胎当前的压力和温度值，然后由操作人员直接操作胎压调控装置驱动胎压调节阀运行，实现对胎压进行调节，并在胎压调节过程中，返回到第三步，并对调节过程中的当前的压力、温度、轮胎转速、车速及载重负载进行持续检测，并在胎压达到使用需要后有操作人员停止调压操作，从而完成胎压调节作业的需要；当进行自动调压时，由胎压调控装置根据第四步计算数据结果，驱动胎压调节阀运行，对胎压进行调整，并在胎压调节过程中，返回到第三步，并对调节过程中的当前的压力、温度、轮胎转速、车速及载重负载进行持续检测，并在胎压实际值达到第四步计算数据后，由胎压调控装置停止对胎压调节阀驱动可完成胎压调节作业；
第六步，胎压监控，完成第五步作业后返回到第三步，再次对轮胎胎压进行持续检测作业并调节。
2.根据权利要求1所述的一种汽车车轮胎压监控及控制调节方法，其特征在于，所述的第一步中，每个轮胎均设一个压传感器、温度传感器和转速传感器，每个轮胎的压传感器、温度传感器和转速传感器构成一个检测组，各检测组均由胎压调控装置分配独立的数据通讯地址。
3.根据权利要求1所述的一种汽车车轮胎压监控及控制调节方法，其特征在于，所述的胎压调控装置包括数据处理电路、驱动电路、信号放大电路、滤波电路、数据通讯总线电路和无线数据通讯电路，所述的数据处理电路分别驱动电路和数据通讯总线电路电气连接，所述的驱动电路和数据通讯总线电路分别与信号放大电路、滤波电路、无线数据通讯电路、压传感器、温度传感器和转速传感器和胎压调节阀电气连接，所述的数据通讯总线电路另与行车电脑系统电气连接。
4.根据权利要求3所述的一种汽车车轮胎压监控及控制调节方法，其特征在于，所述的无线数据通讯电路包括为基于WIFI无线通讯系统、Zigbee无线通讯系统、DSRC无线通讯系统级及RFID射频通讯系统中的任意一种或几种共同使用。
5.根据权利要求1所述的一种汽车车轮胎压监控及控制调节方法，其特征在于，所述的第二步中，
路面运动阻力计算函数为：f＝(Tη1r-Fa)/G；
其中f为阻力系统，η1为车辆发动机传动系统效率、r车辆主动轮半径，Fa为车辆空气阻力，G为车辆重量；
车轮滑移率计算函数：s＝v-rwi/v；
其中s为车轮滑移系数，v车速，r为车辆主动轮半径，wi为车轮转速；
车速计算函数：
轮胎纵向力计算函数为：
其中为车速估计值，α车辆运行加速度，μ为修正值，为车轮滑移率，Ti车轮力矩，θi车轮与路面摩擦系数，和为车轮转速，f和g为函数符号，i＝fl,fr,rl,rr,fl,fr,rl,rr分别为车辆左前轮、右前轮、左后轮和右后轮，Fx,i为轮胎纵向力，Jw车轮转动惯量，R车轮半径，K车轮常数，Fz,i轮胎垂直方向上的压力。
6.根据权利要求1所述的一种汽车车轮胎压监控及控制调节方法，其特征在于，所述的第三步中，各数据检测时间间隔为5—30分钟。
7.根据权利要求6所述的一种汽车车轮胎压监控及控制调节方法，其特征在于，所述的第三步中，数据检测时间间隔与车速频率与车速相匹配，其中车速大于80公里/小时，30—120秒进行一次数据检测，车速为60—80公里/小时，1—3分钟进行一次数据检测；车速为40—公里/小时，1—5分钟进行一次数据检测；车速为20—40公里/小时，1—8分钟进行一次数据检测；车速为10—20公里/小时，1—10分钟进行一次数据检测；车速为0—10公里/小时，1—20分钟进行一次数据检测
8.根据权利要求1所述的一种汽车车轮胎压监控及控制调节方法，其特征在于，所述的第四步中，数据运算时间为1—3秒，第五步胎压调整时间在3—30秒内内完成。
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