CN110470371A - 车辆载荷测量方法及测量装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种车辆载荷测量方法和测量装置，所述测量方法首先计算载荷传感器输出电流与单个载荷传感器的载荷值关系，其次测定载荷传感器输出电流，之后反推单个载荷传感器的载荷值。最后将单个载荷传感器的载荷值相加即为车辆载荷值。所述测量装置包括载荷传感器和载荷控制器；载荷传感器受力后可被压缩，外力撤去后，自动恢复，用多个载荷传感器，安装于整车底盘上，当车辆增加载重后，车架与车桥间距离减小，载荷传感器随之压缩，压缩后的载荷传感器传出电流信号，供载荷控制器采集。本发明提供了一种实时、精准的车辆载荷测量方法及测量装置，其可操作性高、成本低，可直接将测量系统装于车上随时读取总载荷信息和多轴端载荷信息。

Description

车辆载荷测量方法及测量装置

技术领域

本发明涉及车辆载荷测量技术，具体涉及一种车辆载荷测量方法及测量装置。

背景技术

目前国内商用车上都不带有载荷测量功能，更不存在载荷传感器、载荷控制器的应用，车辆载荷情况只能通过地磅秤来检测，在实际应用中不够灵活、简便，车辆再装卸货物时，也不能做到每次都用地磅秤检测载荷，经常出现超载情况未被察觉，在行驶过程中安存有极大安全隐患，如轮胎爆裂，或超出道、桥承重极限，导致坍塌事故，其次在未超载时，由于货物重量分布不均，导致车辆偏重，在转弯过程极易造成侧翻事故。以上问题仅是部分情况，如果没有专业检测手段，时时监测车辆载荷情况，驾驶员自身不可能做到时时甄别异常情况，所以就无法避免高风险车况，给行驶安全问题带来极大隐患，总是在事故后要求提高警惕、总结反思，却没有能力从根本上杜绝问题的发生。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明公开了一种适用于商用车载荷监测、亦可经过改进后应用于乘用车上的车辆载荷测量方法及测量装置。

本发明的技术方案如下：

一种车辆载荷测量方法，包括以下步骤：

步骤1、设定参数如下，车辆允许最大载荷为W Kg；载荷传感器的最大压缩量为Hmm；载荷传感器输出电流为i mA，载荷传感器输出电流的最大值为imax mA；车辆安装有n个载荷传感器；根据上述参数，进行计算：

单个载荷传感器的最大载荷值为A Kg，则：

A＝W/n； (1)

单个载荷传感器的载荷测量精度值为B Kg/mm，则由式(1)：

B＝A/H

＝(W/n)/H； (2)

单个载荷传感器的载荷值为x Kg，载荷传感器的相对压缩量为h mm，则由式(2)：

x＝h*B

＝(h/H)*(W/n)； (3)

载荷传感器的最大压缩量H与载荷传感器输出电流的最大值为imax mA；成比例关系，比例系数为k mA/mm，则：

k＝imax/H； (4)

载荷传感器输出电流i与载荷传感器的相对压缩量h成比例关系，由式(4)，其关系式为：

i＝k*h

＝(h/H)*imax； (5)

由式(3)、式(5)知，载荷传感器输出电流i与单个载荷传感器的载荷值为x的关系为：

x＝(i/imax)*(W/n) (6)

步骤2、记录n个载荷传感器的电流为：i₁、i₂、i₃、i₄、i₅、i₆、i₇……i_n；

步骤3、设定n个载荷传感器所测得的载荷值为：x₁、x₂、x₃、x₄、x₅、x₆、x₇……x_n；

步骤4、根据式(6)可依次计算n个载荷传感器分别对应载荷值量为：

则车辆总载荷X为：

X＝x₁+x₂+x₃+x₄+x₅+x₆+x₇+……x_n。

一种车辆载荷测量装置，所述车辆包括车架、固定于所述车架底部的车桥、连接在所述车桥之上的车轴以及安装于所述车轴之上的车轮；其特征在于，还包括载荷传感器和载荷控制器；

所述载荷传感器包括安装于所述车架底部的第一安装基座、安装于所述车轴之上的第二安装基座、与所述第一安装基座和所述第二安装基座相连接的位移-电流转换电路以及用于连接在所述位移-电流转换电路之上的信号线束；

所述载荷控制器包括壳体；所述壳体通过固定螺丝孔固定于所述车架的底部；所述壳体之内封装有PCB板；所述信号线束通过通过连接在所述壳体之上的插接件与所述载荷控制器相连接。

其进一步的技术方案为，所述PCB板包括控制芯片以及连接在所述控制芯片之上的电流采集电路、电源GND输出电路、CAN通讯模块和EEPROM存储模块；还包括供电电源，所述供电电源为所述PCB板的各个部分供电；所述载荷传感器通过所述电流采集电路、所述电源GND输出电路与所述控制芯片相连接；所述CAN通讯模块用于标定数据以及与整车通信；所述EEPROM存储模块用于记录标定数据；所述电源GND输出电路为载荷传感器提供GND信号。

本发明的有益技术效果是：

本发明针对现有技术中的问题，进行实用创新，提供一种实时、精准的车辆载荷测量方法及测量装置，其可操作性高、成本低，且不需要对现有车辆进行结构改造，可直接将测量系统装于车上，驾驶员可通过仪表随时读取总载荷信息和多轴端载荷信息。

附图说明

图1是载荷测量装置的安装位置示意图。

图2是载荷传感器组件的示意图。

图3是载荷控制器的示意图。

图4是载荷控制器中的控制芯片与载荷传感器的连接关系示意图。

具体实施方式

本发明公开了一种车辆载荷测量装置。图1是载荷测量装置的安装位置示意图。如图1所示，车辆包括车架3、固定于车架3底部的车桥4、连接在车桥4之上的车轴5以及安装于车轴5之上的车轮6，还包括载荷传感器1和载荷控制器2。每个车桥4连接有两个车轴5，即每个车桥4需连接两个载荷传感器1。在图1所示的实施例中，车底盘共有四个车桥4，所以需八个载荷传感器1。也可以根据需要，安装多个载荷传感器组件。

图2是载荷传感器组件的示意图。载荷传感器1包括安装于车架3底部的第一安装基座11、安装于车轴5之上的第二安装基座14、与第一安装基座11和第二安装基座14相连接的位移-电流转换电路13以及用于连接在位移-电流转换电路13之上的信号线束12。信号线束12包括电源线、地线、信号线。

载荷传感器1为数字化直线绝对位移传感器，具有量程宽泛、精度高、直接测量、无磨损、刚性结构、防水密封、抗恶劣环境、防射频干扰、防静电等特点。载荷传感器受力后可被压缩，外力撤去后，自动恢复，用多个载荷传感器，安装于整车底盘上，当车辆增加载重后，车架与车桥间距离减小，载荷传感器随之压缩，压缩后的载荷传感器传出电流信号，供载荷控制器采集。

图3是载荷控制器的示意图。载荷控制器2包括壳体23。壳体23通过固定螺丝孔22固定于车架3的底部；壳体23之内封装有PCB板24；信号线束12通过连接在壳体23之上的插接件21与载荷控制器2相连接。接插件21为标准汽车级产品。壳体23带有密封结构设计接插件21的结合处带有密封结构设计。

PCB板24包括控制芯片以及连接在控制芯片之上的电流采集电路、电源GND输出电路、CAN通讯模块和EEPROM存储模块。电流采集电路的采集范围0～25mA。电源GND输出电路为每个载荷传感器提供GND信号。还包括多路多路24V供电电源，供电电源为PCB板24的各个部分供电。CAN通讯模块用于标定数据以及与整车通信；EEPROM存储模块用于记录标定数据。图4是载荷控制器与载荷传感器的连接关系示意图。载荷传感器通过电流采集电路、电源GND输出电路与载荷控制器相连接。

载荷控制器2为载荷测量而定制开发的汽车级产品，所有功能端口均带有反接、浪涌、静电、短路等保护，支持CAN标定、C程序二次开发；载荷控制器为载荷传感器供电，并采集载荷传感器的输出信号，通过解析、计算多个传感器的电流信号，算出当前车辆载荷值，通过CAN发到整车总线上，数据信息可被其它电控模块调用。

车辆载荷测量装置的测量原理为，车架3配有载重物7时，车架3受重下沉，车架3与车桥4间距离缩短，载荷传感器1的第一安装基座11和第二安装基座14的相对位移发生变化，位移-电流转换电路13接收这种位置变化，之后传出相对应电流信号；电流信号通过信号线束12传至载荷控制器2。当车辆安装有多个载荷传感器时，载荷传感器均以上述方式工作，信息传递均无延时，测量具有实时性。

本发明还公开了车辆载荷测量方法，载荷控制器在采集多路传感器电流信号后，按如下方式具体计算车辆载荷：

步骤1、设定参数如下，车辆允许最大载荷为W Kg；载荷传感器的最大压缩量为Hmm；载荷传感器输出电流为i mA，载荷传感器输出电流的最大值为imax mA；车辆安装有n个载荷传感器；根据上述参数，进行计算：

单个载荷传感器的最大载荷值为A Kg，则：

A＝W/n； (1)

单个载荷传感器的载荷测量精度值为B Kg/mm，则由式(1)：

B＝A/H

＝(W/n)/H； (2)

单个载荷传感器的载荷值为x Kg，载荷传感器的相对压缩量为h mm，则由式(2)：

x＝h*B

＝(h/H)*(W/n)； (3)

载荷传感器的最大压缩量H与载荷传感器输出电流的最大值为imax mA；成比例关系，比例系数为k mA/mm，则：

k＝imax/H； (4)

载荷传感器输出电流i与载荷传感器的相对压缩量h成比例关系，由式(4)，其关系式为：

i＝k*h

＝(h/H)*imax； (5)

由式(3)、式(5)知，载荷传感器输出电流i与单个载荷传感器的载荷值为x的关系为：

x＝(i/imax)*(W/n) (6)

步骤2、记录n个载荷传感器的电流为：i₁、i₂、i₃、i₄、i₅、i₆、i₇……i_n；

步骤3、设定n个载荷传感器所测得的载荷值为：x₁、x₂、x₃、x₄、x₅、x₆、x₇……x_n；

步骤4、当载荷控制器检测到电流i，就可逆推出载重物体x，根据式(6)可知，n个载荷传感器分别对应载荷值量依次为：

x₁＝(i₁/imax)*(W/n)

则车辆总载荷X为：

X＝x₁+x₂+x₃+x₄+x₅+x₆+x₇+……x_n。

以上所述的仅是本发明的优选实施方式，本发明不限于以上实施例。可以理解，本领域技术人员在不脱离本发明的精神和构思的前提下直接导出或联想到的其他改进和变化，均应认为包含在本发明的保护范围之内。

Claims (3)

1.一种车辆载荷测量方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤1、设定参数如下，车辆允许最大载荷为W Kg；载荷传感器的最大压缩量为H mm；载荷传感器输出电流为i mA，载荷传感器输出电流的最大值为imax mA；车辆安装有n个载荷传感器；根据上述参数，进行计算：

单个载荷传感器的最大载荷值为A Kg，则：

A＝W/n； (1)

单个载荷传感器的载荷测量精度值为B Kg/mm，则由式(1)：

B＝A/H

＝(W/n)/H； (2)

单个载荷传感器的载荷值为x Kg，载荷传感器的相对压缩量为h mm，则由式(2)：

x＝h*B

＝(h/H)*(W/n)； (3)

载荷传感器的最大压缩量H与载荷传感器输出电流的最大值为imax mA；成比例关系，比例系数为k mA/mm，则：

k＝imax/H； (4)

载荷传感器输出电流i与载荷传感器的相对压缩量h成比例关系，由式(4)，其关系式为：

i＝k*h

＝(h/H)*imax； (5)

由式(3)、式(5)知，载荷传感器输出电流i与单个载荷传感器的载荷值为x的关系为：

x＝(i/imax)*(W/n) (6)

步骤2、记录n个载荷传感器的电流为：i₁、i₂、i₃、i₄、i₅、i₆、i₇……i_n；

步骤3、设定n个载荷传感器所测得的载荷值为：x₁、x₂、x₃、x₄、x₅、x₆、x₇……x_n；

步骤4、根据式(6)可依次计算n个载荷传感器分别对应载荷值量为：

则车辆总载荷X为：

X＝x₁+x₂+x₃+x₄+x₅+x₆+x₇+……x_n。

2.一种车辆载荷测量装置，所述车辆包括车架(3)、固定于所述车架(3)底部的车桥(4)、连接在所述车桥(4)之上的车轴(5)以及安装于所述车轴(5)之上的车轮(6)；其特征在于，还包括载荷传感器(1)和载荷控制器(2)；

所述载荷传感器(1)包括安装于所述车架(3)底部的第一安装基座(11)、安装于所述车轴(5)之上的第二安装基座(14)、与所述第一安装基座(11)和所述第二安装基座(14)相连接的位移-电流转换电路(13)以及用于连接在所述位移-电流转换电路(13)之上的信号线束(12)；

所述载荷控制器(2)包括壳体(23)；所述壳体(23)通过固定螺丝孔(22)固定于所述车架(3)的底部；所述壳体(23)之内封装有PCB板(24)；所述信号线束(12)通过通过连接在所述壳体(23)之上的插接件(21)与所述载荷控制器(2)相连接。

3.如权利要求2所述的车辆载荷测量装置，其特征在于，所述PCB板(24)包括控制芯片以及连接在所述控制芯片之上的电流采集电路、电源GND输出电路、CAN通讯模块和EEPROM存储模块；还包括供电电源，所述供电电源为所述PCB板(24)的各个部分供电；所述载荷传感器(1)通过所述电流采集电路、所述电源GND输出电路与所述控制芯片相连接；所述CAN通讯模块用于标定数据以及与整车通信；所述EEPROM存储模块用于记录标定数据；所述电源GND输出电路为载荷传感器提供GND信号。