CN109177655B - 一种改善轮胎与路面附着系数的系统及方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种改善轮胎与路面附着系数的系统，包括：轮胎干湿状态识别模块、惯性导航仪车速传感器、轮速传感器、微处理器和防滑喷射装置；所述惯性导航仪车速传感器的输出端、所述轮速传感器的输出端和所述轮胎干湿状态识别模块的输出端分别与所述微处理器的输入端对应连接，所述微处理器的输出端与所述防滑喷射装置的控制端连接。还公开了一种改善轮胎与路面附着系数的方法，根据车辆轮胎与路面的附着状态以及轮胎的干湿状态，通过向轮胎与路面的接触位置喷洒防滑粉或防滑剂，临时增大轮胎与路面的附着系数，可以在紧急、必要的情况下改善车辆的爬坡能力，缩短车辆的制动距离，改善车辆的行车安全性。

Description

一种改善轮胎与路面附着系数的系统及方法

技术领域

本发明涉及汽车行驶安全技术领域，具体涉及一种改善轮胎与路面附着系数的系统及方法。

背景技术

良好的路面附着系数是汽车在路面上正常行驶的重要保证，路面附着系数不足，尤其是在雨水、冰雪路面或者坡度较大的上坡时，汽车往往会出现滑转或者滑移现象，路面附着系数不足会对汽车行车安全以及动力性能产生极大的影响。

为了增大制动力，缩小制动距离，有人提出在车辆尾部安装减速伞，以增大空气阻力的做法，但是减速伞存在对后方车辆产生干涉的可能性；同时，若在冰雪路面，汽车速度较小时，紧急制动也有可能产生滑移现象，由于车速较小，则减速伞的作用就十分微弱。

发明内容

针对现有技术中存在的问题，本发明提供一种改善轮胎与路面附着系数的系统和方法，可在紧急、必要的情况下，临时增大轮胎的路面附着系数，有效改善车辆的行车安全。

为了达到上述目的，本发明采用以下技术方案予以实现。

技术方案一：

一种改善轮胎与路面附着系数的系统，包括：轮胎干湿状态识别模块、惯性导航仪车速传感器、轮速传感器、微处理器和防滑喷射装置；

所述惯性导航仪车速传感器的输出端、所述轮速传感器的输出端和所述轮胎干湿状态识别模块的输出端分别与所述微处理器的输入端对应连接，所述微处理器的输出端与所述防滑喷射装置的控制端连接；

所述轮胎干湿状态识别模块，设置于轮胎的前上方，用于识别轮胎的干湿状态；

所述惯性导航仪车速传感器，设置于车辆后备箱内，用于检测车辆的实时车速；

所述轮速传感器，设置于车轮上，用于检测车辆轮胎的实时轮速；

所述防滑喷射装置设置于汽车驱动轮的前上方，用于向轮胎与地面的接触位置喷射防滑粉或防滑剂；

所述微处理器用于根据车辆的实时车速和车辆轮胎的实时轮速，确定轮胎与路面的附着状态信息；根据所述轮胎与路面的附着状态信息以及轮胎的干湿状态，确定防滑喷射装置的工作信息；并根据确定的防滑喷射装置的工作信息控制所述防滑喷射装置工作。

本发明技术方案一的特点和进一步的改进在于：

优选的，所述轮胎干湿状态识别模块包含高速相机和图像识别子模块，所述高速相机和所述图像识别子模块连接；所述高速相机用于获取轮胎的实时图像，所述图像识别子模块用于根据获取的轮胎的实时图像判断轮胎的干湿状态。

优选的，所述防滑喷射装置包含料仓和高压气泵，所述料仓内分隔为防滑粉料仓和防滑剂料仓；所述防滑粉料仓的底部设置有防滑粉出料口，所述防滑粉出料口连接有防滑粉出料管；所述防滑剂料仓的底部设置有防滑剂出料口，所述防滑剂出料口连接有防滑剂出料管；所述高压气泵的输气管通过三通阀分别与所述防滑粉出料管和所述防滑剂料仓连通；所述防滑粉出料管的端部和所述防滑剂出料管的端部分别设置有喷头，所述喷头朝向轮胎与地面的接触位置。

进一步优选的，所述防滑粉出料口设置有第一电磁阀，所述防滑剂出料口设置有第二电磁阀，所述微处理器的输出端分别与所述第一电磁阀和第二电磁阀的控制端对应连接。

进一步优选的，所述防滑粉料仓的底部设置有重量传感器。

进一步优选的，所述防滑剂料仓内设置有液位传感器。

进一步优选的，所述防滑剂料仓内还设置有气压传感器。

进一步优选的，所述喷头与地面的夹角为45°。

技术方案二：

一种改善轮胎与路面附着系数的方法，包括以下步骤：

步骤1，惯性导航仪车速传感器和轮速传感器分别获取车辆的实时车速和车辆轮胎的实时轮速，并将其发送至微处理器；

步骤2，微处理器根据接收到的实时车速和实时轮速，判断车辆轮胎与路面的附着状态信息；

步骤3，轮胎干湿状态识别模块获取轮胎的干湿状态，并将其发送至微处理器；

步骤4，微处理器根据车辆轮胎与路面的附着状态信息，以及轮胎的干湿状态，确定防滑喷射装置的工作信息，并控制防滑喷射装置工作。

本发明技术方案二的特点和进一步的改进在于：

进一步的，所述微处理器根据接收到的实时车速和实时轮速，判断车辆轮胎与路面的附着状态信息，具体为：

当v＝w·R时，车辆轮胎与路面的附着状态良好，车轮正常转动；上式中，v为车辆的实时车速；w为车辆轮胎的实时轮速；R为轮胎的半径；

当v≠w·R时，车辆轮胎与路面的附着系数不足，车轮滑转或滑移。

进一步的，所述微处理器根据车辆轮胎与路面的附着状态信息，以及轮胎的干湿状态，确定防滑喷射装置的工作信息，具体为：

当车辆轮胎与路面的附着状态良好，车轮正常转动时，防滑喷射装置不工作；

当车辆轮胎与路面的附着系数不足，车轮滑转或滑移，并且轮胎为干燥状态时，防滑喷射装置工作，并向轮胎与路面的接触位置喷射防滑剂；

当车辆轮胎与路面的附着系数不足，车轮滑转或滑移，并且轮胎为湿润状态时，防滑喷射装置工作，并向轮胎与路面的接触位置喷射防滑粉。

与现有技术相比，本发明的有益效果为：

本发明的改善轮胎与路面附着系数的系统和方法根据车辆轮胎与路面的附着状态以及轮胎的干湿状态，通过向轮胎与路面的接触位置喷洒防滑粉或防滑剂，临时增大轮胎与路面的附着系数，可以在紧急、必要的情况下改善车辆的爬坡能力，缩短车辆的制动距离，改善车辆的行车安全性。

附图说明

下面结合附图和具体实施例对本发明做进一步详细说明。

图1是本发明的改善轮胎与路面附着系数的系统的一种实施例的结构示意图；

图2是本发明的改善轮胎与路面附着系数的系统中的轮胎干湿状态识别模块和防滑喷射装置在车辆上安装的结构示意图；

图3是本发明的改善轮胎与路面附着系数的系统中防滑喷射装置的结构示意图；

图4是本发明的改善轮胎与路面附着系数的方法流程示意图。

上图1-4中，1轮胎干湿状态识别模块；2惯性导航仪车速传感器；3轮速传感器；4微处理器；5防滑喷射装置；51防滑粉料仓；52防滑剂料仓；53防滑粉出料管；54防滑剂出料管；55高压气泵；56三通阀；57喷头；58第一电磁阀；59第二电磁阀；510重量传感器；511液位传感器；512气压传感器。

具体实施方式

下面将结合实施例对本发明的实施方案进行详细描述，但是本领域的技术人员将会理解，下列实施例仅用于说明本发明，而不应视为限制本发明的范围。

图1是本发明的改善轮胎与路面附着系数的系统的一种实施例的结构示意图。

参考图1，本发明实施例具体提供了一种改善轮胎与路面附着系数的系统，包括：轮胎干湿状态识别模块1、惯性导航仪车速传感器2、轮速传感器3、微处理器4和防滑喷射装置5；所述惯性导航仪车速传感器2的输出端、所述轮速传感器3的输出端和所述轮胎干湿状态识别模块1的输出端分别与所述微处理器4的输入端对应连接，所述微处理器4的输出端与所述防滑喷射装置5的控制端连接。

图2是本发明的改善轮胎与路面附着系数的系统中的轮胎干湿状态识别模块1和防滑喷射装置5在车辆上安装的结构示意图。

参考图2，所述轮胎干湿状态识别模块1，设置于轮胎的前上方，用于识别轮胎的干湿状态；所述惯性导航仪车速传感器2，设置于车辆后备箱内，用于检测车辆的实时车速；所述轮速传感器3，设置于车轮上，用于检测车辆轮胎的实时轮速；所述防滑喷射装置5设置于汽车驱动轮的前上方，用于向轮胎与地面的接触位置喷射防滑粉或防滑剂。所述微处理器4用于根据车辆的实时车速和车辆轮胎的实时轮速，确定轮胎与路面的附着状态信息；根据所述轮胎与路面的附着状态信息以及轮胎的干湿状态，确定防滑喷射装置5的工作信息；并根据确定的防滑喷射装置5的工作信息控制所述防滑喷射装置5工作。

进一步的，所述轮胎干湿状态识别模块1包含高速相机和图像识别子模块，所述高速相机和所述图像识别子模块连接；所述高速相机用于获取轮胎的实时图像，所述图像识别子模块用于根据获取的轮胎的实时图像判断轮胎的干湿状态。

需要说明的是，轮胎干湿状态识别模块1中的高速相机可以设置在车辆轮胎的护板上，也可以设置在其他地方，只要保证高速相机可以在汽车行驶过程中拍摄到轮胎的照片即可；高速相机在拍摄轮胎的照片时，也可以辅助安装闪光灯进行补光，以消除弱光下对照片效果的影响；高速相机将拍摄到的照片传输给图像识别子模块，图像识别子模块对照片进行颜色提取对比，从而判断轮胎的干湿状态。

图3是本发明的改善轮胎与路面附着系数的系统中防滑喷射装置5的结构示意图。

进一步的，参考图3，所述防滑喷射装置5包含料仓和高压气泵55，所述料仓内分隔为防滑粉料仓51和防滑剂料仓52；所述防滑粉料仓51的底部设置有防滑粉出料口，所述防滑粉出料口连接有防滑粉出料管53；所述防滑剂料仓52的底部设置有防滑剂出料口，所述防滑剂出料口连接有防滑剂出料管54；所述高压气泵55的输气管通过三通阀56分别与所述防滑粉出料管53和所述防滑剂料仓52连通；所述防滑粉出料管53的端部和所述防滑剂出料管54的端部分别设置有喷头57，或者防滑粉出料管53的端部和防滑剂出料管54的端部连接同一个喷头57，所述喷头57朝向轮胎与地面的接触位置。

所述防滑粉出料口设置有第一电磁阀58，所述防滑剂出料口设置有第二电磁阀59，所述微处理器4的输出端分别与所述第一电磁阀58和第二电磁阀59的控制端对应连接。

当微处理器4根据车辆的实时车速和车辆轮胎的实时轮速，确定轮胎与路面的附着系数不足，需要喷射防滑粉或防滑剂时，防滑喷射装置5开始工作，启动高压气泵55，使防滑喷射装置5向轮胎与地面的接触位置喷射防滑粉或防滑剂。

具体为：

当微处理器4得到轮胎为湿润状态时，微处理器4控制防滑喷射装置5喷射防滑粉，此时，微处理器4控制第一电磁阀58打开，防滑粉料仓51中的防滑粉通过防滑粉出口流入防滑粉出料管53中，并堆积在防滑粉出口处；高压气泵55启动后，通过控制三通阀56，使高压气泵55中的高压气流通入防滑粉出料管53中，将防滑粉出料口处堆积的防滑粉吹走，并持续吹走后续流出的防滑粉，使防滑粉通过喷头57喷出，喷向轮胎与地面的接触位置，临时增大轮胎与路面的附着系数。当微处理器4得到轮胎为干燥状态的信息时，微处理器4控制防滑喷射装置5喷射防滑剂，此时，微处理器4通过控制三通阀56，使高压气泵55中的高压气流通入防滑剂料仓52中，增大防滑剂料仓52中的压力，同时微处理器4控制第二电磁阀59打开，防滑剂料仓52中的防滑剂在压力作用下通过防滑剂出料口流入防滑剂出料管54，并在压力作用下进一步通过喷头57喷向轮胎与地面的接触位置，临时增大轮胎与路面的附着系数。

进一步的，防滑粉料仓51的底部设置有重量传感器510，重量传感器510用于感应防滑粉料仓51中的防滑粉的重量，当防滑粉的重量小于重量预设值时，通过报警模块向驾驶员提示防滑粉料仓51中防滑粉不足，需要加料，以保证防滑喷射装置5正常使用。

进一步的，防滑剂料仓52内设置有液位传感器511，液位传感器511用于检测防滑剂料仓52中的防滑剂的量，当防滑剂的液位低于液位预设值时，通过报警模块向驾驶员提示防滑剂料仓52中防滑剂不足，需要加料，以保证防滑喷射装置5正常使用。

上述实施例中，报警模块可以是声光报警器，安装于车辆内部，以声音或警示灯向驾驶员进行提醒。

进一步的，防滑剂料仓52内还设置有气压传感器512，用于检测防滑剂料仓52中的压力，确保防滑剂料仓52密封良好，可以在压力的作用下，使防滑剂通过喷头57喷出；也可通过控制压力，调节防滑剂喷出量。

进一步的，喷头57与地面的夹角为45°，保证防滑粉或防滑剂能更好的提高轮胎与地面的附着系数。

进一步需要说明的是，上述改善轮胎与路面附着系数的系统中，轮胎干湿状态识别模块1、惯性导航仪车速传感器2、轮速传感器3、微处理器4和防滑喷射装置5均可采用车辆总电源进行供电，也可单独设置供电装置。

本发明实施例还提供一种改善轮胎与路面附着系数的方法，包括以下步骤：

步骤1，惯性导航仪车速传感器2和轮速传感器3分别获取车辆的实时车速和车辆轮胎的实时轮速，并将其发送至微处理器4；

步骤2，微处理器4根据接收到的实时车速和实时轮速，判断车辆轮胎与路面的附着状态信息；

步骤3，轮胎干湿状态识别模块1获取轮胎的干湿状态，并将其发送至微处理器4；

步骤4，微处理器4根据车辆轮胎与路面的附着状态信息，以及轮胎的干湿状态，确定防滑喷射装置5的工作信息，并控制防滑喷射装置5工作。

图4是本发明的改善轮胎与路面附着系数的方法流程示意图。

参考图4，首先，惯性导航仪车速传感器2和轮速传感器3分别获取车辆的实时车速和车辆轮胎的实时轮速，并将其发送至微处理器4；

然后，微处理器4根据接收到的实时车速和实时轮速，判断车辆轮胎与路面的附着状态信息，具体为：

当v＝w·R时，表明车辆轮胎与路面的附着状态良好，车轮正常转动；微处理器4控制防滑喷射装置5不工作；惯性导航仪车速传感器2和轮速传感器3持续监测车辆的实时车速和实时轮速；

当v≠w·R时，表明车辆轮胎与路面的附着系数不足，车轮滑转或滑移。以上公式中，v为车辆的实时车速；w为车辆轮胎的实时轮速；R为轮胎的半径。

当微处理器4根据车辆轮胎与路面的附着状态信息确定车辆轮胎与路面的附着系数不足，车轮发生滑转或滑移时，控制防滑喷射装置5开始工作；当轮胎干湿状态识别模块1获取轮胎为干燥状态时，微处理器4控制防滑喷射装置5向轮胎与路面的接触位置喷射防滑剂；具体为：

当轮胎干湿状态识别模块1获取轮胎为干燥状态时，微处理器4通过控制三通阀56，使高压气泵55中的高压气流通入防滑剂料仓52中，增大防滑剂料仓52中的压力，同时微处理器4控制第二电磁阀59打开，防滑剂料仓52中的防滑剂在压力作用下通过防滑剂出料口流入防滑剂出料管54，并在压力作用下进一步通过喷头57喷向轮胎与地面的接触位置，临时增大轮胎与路面的附着系数。

当轮胎干湿状态识别模块1获取轮胎为湿润状态时，微处理器4控制防滑喷射装置5向轮胎与路面的接触位置喷射防滑粉；具体为：微处理器4控制第一电磁阀58打开，防滑粉料仓51中的防滑粉通过防滑粉出口流入防滑粉出料管53中，并堆积在防滑粉出口处；高压气泵55启动后，通过控制三通阀56，使高压气泵55中的高压气流通入防滑粉出料管53中，将防滑粉出料口处堆积的防滑粉吹走，并持续吹走后续流出的防滑粉，使防滑粉通过喷头57喷出，喷向轮胎与地面的接触位置，临时增大轮胎与路面的附着系数。

此后，惯性导航仪车速传感器2和轮速传感器3继续监测车辆的实时车速和实时轮速，当微处理器4得到v＝w·R时，即车轮与地面的附着系数已经升高，使车轮恢复正常转动，此时，关闭防滑喷射装置5，防滑喷射装置5即停止工作。

按照上述方法循环进行，持续对车辆车轮与路面的附着系数进行检测，能够在紧急、必要的情况下，临时增大轮胎的路面附着系数，有效改善车辆的行车安全。

虽然，本说明书中已经用一般性说明及具体实施方案对本发明作了详尽的描述，但在本发明基础上，可以对之作一些修改或改进，这对本领域技术人员而言是显而易见的。因此，在不偏离本发明精神的基础上所做的这些修改或改进，均属于本发明要求保护的范围。

Claims (2)

1.一种改善轮胎与路面附着系数的方法，其基于一种改善轮胎与路面附着系数的系统，包括：轮胎干湿状态识别模块、惯性导航仪车速传感器、轮速传感器、微处理器和防滑喷射装置；

所述惯性导航仪车速传感器的输出端、所述轮速传感器的输出端和所述轮胎干湿状态识别模块的输出端分别与所述微处理器的输入端对应连接，所述微处理器的输出端与所述防滑喷射装置的控制端连接；

所述轮胎干湿状态识别模块，设置于轮胎的前上方，用于识别轮胎的干湿状态；

所述惯性导航仪车速传感器，设置于车辆的后备箱内，用于检测车辆的实时车速；

所述轮速传感器，设置于车轮上，用于检测车辆轮胎的实时轮速；

所述防滑喷射装置设置于汽车驱动轮的前上方，用于向轮胎与地面的接触位置喷射防滑粉或防滑剂；

所述微处理器用于根据车辆的实时车速和车辆轮胎的实时轮速，确定轮胎与路面的附着状态信息；根据所述轮胎与路面的附着状态信息以及轮胎的干湿状态，确定防滑喷射装置的工作信息；并根据确定的防滑喷射装置的工作信息控制所述防滑喷射装置工作；

所述防滑喷射装置包含料仓和高压气泵，所述料仓内分隔为防滑粉料仓和防滑剂料仓；所述防滑粉料仓的底部设置有防滑粉出料口，所述防滑粉出料口连接有防滑粉出料管；所述防滑剂料仓的底部设置有防滑剂出料口，所述防滑剂出料口连接有防滑剂出料管；所述高压气泵的输气管通过三通阀分别与所述防滑粉出料管和所述防滑剂料仓连通；所述防滑粉出料管的端部和所述防滑剂出料管的端部分别设置有喷头，所述喷头朝向轮胎与地面的接触位置；

所述防滑粉出料口设置有第一电磁阀，所述防滑剂出料口设置有第二电磁阀，所述微处理器的输出端分别与所述第一电磁阀和第二电磁阀的控制端对应连接；

所述防滑剂料仓内还设置有气压传感器；

所述轮胎干湿状态识别模块包含高速相机和图像识别子模块，所述高速相机和所述图像识别子模块连接；所述高速相机用于获取轮胎的实时图像，所述图像识别子模块用于根据获取的轮胎的实时图像判断轮胎的干湿状态；

所述防滑粉料仓的底部设置有重量传感器；

所述防滑剂料仓内设置有液位传感器；

所述喷头与地面的夹角为45°；

其特征在于，包括以下步骤：

步骤1，惯性导航仪车速传感器和轮速传感器分别获取车辆的实时车速和车辆轮胎的实时轮速，并将其发送至微处理器；

步骤2，微处理器根据接收到的实时车速和实时轮速，判断车辆轮胎与路面的附着状态信息；

步骤3，轮胎干湿状态识别模块获取轮胎的干湿状态，并将其发送至微处理器；

步骤4，微处理器根据车辆轮胎与路面的附着状态信息，以及轮胎的干湿状态，确定防滑喷射装置的工作信息，并控制防滑喷射装置工作；

所述微处理器根据车辆轮胎与路面的附着状态信息，以及轮胎的干湿状态，确定防滑喷射装置的工作信息，具体为：

当车辆轮胎与路面的附着状态良好，车轮正常转动时，防滑喷射装置不工作；

当车辆轮胎与路面的附着系数不足，车轮滑转或滑移，并且轮胎为干燥状态时，防滑喷射装置工作，并向轮胎与路面的接触位置喷射防滑剂；

当车辆轮胎与路面的附着系数不足，车轮滑转或滑移，并且轮胎为湿润状态时，防滑喷射装置工作，并向轮胎与路面的接触位置喷射防滑粉。

2.根据权利要求1所述的改善轮胎与路面附着系数的方法，其特征在于，所述微处理器根据接收到的实时车速和实时轮速，判断车辆轮胎与路面的附着状态信息，具体为：

当v＝w·R时，车辆轮胎与路面的附着状态良好，车轮正常转动；上式中，v为车辆的实时车速；w为车辆轮胎的实时轮速；R为轮胎的半径；

当v≠w·R时，车辆轮胎与路面的附着系数不足，车轮滑转或滑移。