CN114509210B - 一种车辆载质量及质心位置测量方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种车辆载质量及质心位置测量方法，首先通过在四轮减震弹簧位置布置弹簧压缩量传感器获取四轮弹簧压缩量，然后根据预先标定的图表数据通过查表的形式获取四轮轮荷参数，再通过预先测定的前轴簧下质量、后轴簧下质量及车辆整备质量计算出车辆的当前载质量和车辆质心位置，最后在驾驶室的中控显示屏上显示当前车辆的载质量及剩余可用载质量，且在当车辆载质量或质心位置超过额定载质量或质心位置一定时间后通过声音及灯光等形式提示驾驶员，从而帮助驾驶员实时准确了解车辆当前的配重情况及质心位置，从而提高驾驶安全性。
Description
技术领域
本发明涉及汽车基本参数测量技术领域，具体的说，是一种车辆载质量及质心位置测量方法。
背景技术
车辆在实际使用过程中会有一定的载重需求，通常用最大载质量衡量车辆的载重能力。若车辆的实际载货量超过额定的最大载质量即视为车辆超载。超载车辆的动力性及制动效能均会产生较大程度的衰减，过大的载荷若超出轮胎的额定载荷极限还会有爆胎的风险，严重威胁驾驶安全。
车辆载货后除了载质量会发生变化外，车辆的质心高度及质心位置也会发生一定程度的位移，如货物装载位置不合理可能会导致某一车轴承受过高轴荷从而使该轴的车轮爆胎，同时不合理的载荷会破坏车辆的力学平衡，实际驾驶体现之一为在车辆制动过程中会出现单轴提前抱死，使车辆出现侧滑甚至侧翻的风险。
传统测量车辆载质量的方法需借助地磅工具。将空载车辆行驶至地磅上进行称重，获得质量ma，装载货物后再次驶上地磅进行称重获得质量mb，mb-ma即可获得车辆的载质量。但是该测量方法过于复杂，且受限于外部工具，无法实时准确的获得车辆的装载情况。当车辆发生超载时也无法在不借助外界工具的情况下发出过载提示，驾驶员无法及时了解车辆装载情况，在一定程度上影响驾驶安全。
测量质心位置的方法则更为复杂，需借助地磅工具，将前轴或后轴驶入地磅，而将另一车轴驶出地磅，从而分别测量出前轴和后轴的轴荷，再以此估算出车辆的质心位置，此种测量方法也无法在不借助外界工具的前提下获得质心位置信息。且一旦车辆在测量结束后移动货物或行驶过程中由于颠簸等因素导致车内货物位置及配重发生较大变化时，驾驶员无法第一时间获得质心位置变化信息，从而增大了发生危险情况的概率。
为此，本发明提出了一种车辆载质量及质心位置测量方法。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术中的不足，提供车辆载质量及质心位置测量方法，利用前后悬架弹簧压缩量传感器获取前后悬架位移量信息，从而实时准确获得前后轴轴荷质量，并根据轴荷质量推算出质心平面位置。通过中控显示屏实时显示载荷信息，当监测到车辆超载或质心位置异常时及时进行提示，在不需要借助外界设备的基础上实现了实时准备测量载质量及平面质心位置，从而提高驾驶安全性。
为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：
一种车辆载质量及质心位置测量方法，通过在车辆四轮减震弹簧位置布置弹簧压缩量传感器，根据预先标定的图表查表获取四轮轮荷参数，然后由车辆设计数据得到车辆的前轴簧下质量、后轴簧下质量以及车辆整备质量，从而计算出车辆的当前载质量和质心位置，具体包括以下步骤：
S1.位于车辆四轮弹簧减震弹簧处四个弹簧压缩量传感器分别采集左前轮弹簧压缩量LFL、右前轮弹簧压缩量LFR、左后轮弹簧压缩量LRL、右后轮弹簧压缩量LRR，并将采集的弹簧压缩量数值信号发送给整车控制器VCU；
S2.整车控制器VCU根据预先标定好的图表对接收的弹簧压缩量数值信号进行处理，分别得出左前轮轮荷mFL、右前轮轮荷mFR、左后轮轮荷mRL、右后轮轮荷mRR；
S3.整车控制器VCU通过预先存储的车辆前轴簧下质量m1、后轴簧下质量m2以及车辆整备质量m3，结合步骤S2中所得到的各轮轮荷计算出车辆当前载质量m，并将当前载质量及剩余可用载质量发送至中控显示屏进行显示；
S4.根据步骤S3的计算结果，整车控制器VCU判断车辆当前载质量m是否大于车辆的额定载质量m4，若m≤m4，则执行步骤S9，否则执行步骤S5；
S5.整车控制器VCU判断m＞m4的时间是否超过t2，若时间未超过t2，则执行步骤S9，否则整车控制器VCU向中控显示屏发送报警信号提醒驾驶员车辆超载；
S6.整车控制器VCU根据步骤S2中所得到的各轮轮荷分别计算出前轴轴荷mF、后轴轴荷mR，左侧两轮轮荷m5及右侧两轮轮荷m6，并计算出车辆质心至前轴的距离a以及质心距车辆左侧轮胎中心的连接线距离P，并将质心位置发送至中空显示屏进行显示；
S7.根据步骤S6的计算结果，整车控制器VCU判断车辆质心至前轴距离a和车辆左侧轮胎中心的连接线距离P是否均在规定范围内，若是则执行步骤S9，否则执行步骤S8；
S8.整车控制器VCU判断车辆质心至前轴距离a和车辆左侧轮胎中心的连接线距离P超出规定范围的时间是否大于t1，若时间大于t1则整车控制器VCU向中控显示屏发送报警信号提醒驾驶员质心位置异常，否则执行步骤S9；
S9.结束，返回步骤S1，重新测量车辆载质量及质心位置。
步骤S2中所述整车控制器VCU根据预先标定好的图表对接收的信号进行处理，所述图表的标定方法为：将减震器垂直固定在试验台上，减震器下端与地面固定，上端放置置物平台，记录减震器的初始长度，并逐渐在置物台上添加配重，根据添加重物的质量所对应减震器长度变化量生成图表。
步骤S3中所述车辆当前载质量m的计算公式如下：
m＝mFL+mFR+mRL+mRR+m1+m2-m3 (1)。
步骤S6中所述根据步骤S2中所得到的各轮轮荷分别计算出前轴轴荷mF、后轴轴荷mR，左侧两轮轮荷m5及右侧两轮轮荷m6，计算公式如下：
mF＝mFL+mFR (2)
mR＝mRL+mRR (3)
m5＝mFL+mRL (4)
m6＝mFR+mRR (5)。
步骤S6中所述计算出车辆质心至前轴的距离a以及质心距车辆左侧轮胎中心的连接线距离P，所述质心至前轴的距离a的计算公式为：
所述质心距车辆左侧轮胎中心的连接线距离P的计算公式为：
本发明相对现有技术的有益效果：
本发明针对当前测量车辆载质量及质心位置时需借助外界工具，无法实时准确测量的问题，提出一种车辆载质量及质心位置的测量方法，借助位于四轮减震弹簧的弹簧压缩量传感器获取四轮悬架位移参数，从而得出四轮轮荷，通过对四轮轮荷数据的处理和运算得出车辆载质量及质心位置。通过中控显示屏显示当前车辆的载质量及剩余可用载质量，当车辆出现超载及质心位置异常时通过灯光及声音信息提示驾驶员，从而实现了不借助外界工具实时准确测量车辆载质量及质心位置，从而提高驾驶安全性。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是本发明一种车辆载质量及质心位置测量方法的流程示意图；
图2是本发明实施例中车辆质心位置示意图。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例：参见图1-2。
如图1所示，一种车辆载质量及质心位置测量方法，通过在车辆四轮减震弹簧位置布置弹簧压缩量传感器，根据预先标定的图表查表获取四轮轮荷参数，然后由车辆设计数据得到车辆的前轴簧下质量、后轴簧下质量以及车辆整备质量，从而计算出车辆的当前载质量和质心位置，具体包括以下步骤：
S1.位于车辆四轮弹簧减震弹簧处四个弹簧压缩量传感器分别采集左前轮弹簧压缩量LFL、右前轮弹簧压缩量LFR、左后轮弹簧压缩量LRL、右后轮弹簧压缩量LRR，并将采集的弹簧压缩量数值信号发送给整车控制器VCU；
S2.整车控制器VCU根据预先标定好的图表对接收的弹簧压缩量数值信号进行处理，分别得出左前轮轮荷mFL、右前轮轮荷mFR、左后轮轮荷mRL、右后轮轮荷mRR；
S3.整车控制器VCU通过预先存储的车辆前轴簧下质量m1、后轴簧下质量m2以及车辆整备质量m3，结合步骤S2中所得到的各轮轮荷计算出车辆当前载质量m，并将当前载质量及剩余可用载质量发送至中控显示屏进行显示；
S4.根据步骤S3的计算结果，整车控制器VCU判断车辆当前载质量m是否大于车辆的额定载质量m4，若m≤m4，则执行步骤S9，否则执行步骤S5；
S5.整车控制器VCU判断m＞m4的时间是否超过t2，若时间未超过t2，则执行步骤S9，否则整车控制器VCU向中控显示屏发送报警信号提醒驾驶员车辆超载；
S6.整车控制器VCU根据步骤S2中所得到的各轮轮荷分别计算出前轴轴荷mF、后轴轴荷mR，左侧两轮轮荷m5及右侧两轮轮荷m6，并计算出车辆质心至前轴的距离a以及质心距车辆左侧轮胎中心的连接线距离P，并将质心位置发送至中空显示屏进行显示，a及p的位置示意如图2所示；
S7.根据步骤S6的计算结果，整车控制器VCU判断车辆质心至前轴距离a和车辆左侧轮胎中心的连接线距离P是否均在规定范围内，若是则执行步骤S9，否则执行步骤S8；
S8.整车控制器VCU判断车辆质心至前轴距离a和车辆左侧轮胎中心的连接线距离P超出规定范围的时间是否大于t1，若时间大于t1则整车控制器VCU向中控显示屏发送报警信号提醒驾驶员质心位置异常，否则执行步骤S9；
S9.结束，返回步骤S1，重新测量车辆载质量及质心位置。
步骤S2中所述整车控制器VCU根据预先标定好的图表对接收的信号进行处理，所述图表的标定方法为：将减震器垂直固定在试验台上，减震器下端与地面固定，上端放置置物平台，记录减震器的初始长度，并逐渐在置物台上添加配重，根据添加重物的质量所对应减震器长度变化量生成图表。
步骤S3中所述车辆当前载质量m的计算公式如下：
m＝mFL+mFR+mRL+mRR+m1+m2-m3 (1)
由于车身总质量等于簧上质量与簧下质量之和，而车辆在正常状态下四个车轮均与地面接触，因此车辆四车轮对于地面的压力可以等效为车辆所受的重力，故分布于四轮减震弹簧处的四个弹簧压缩量传感器可以分别测出车辆簧上部分对于四个簧下支撑点的压力，叠加前轮簧下质量m1及后轮簧下质量m2后即可得出整车实时质量，进而由整车实时质量与整车整备质量m3求差即可得出整车装载质量。
公式(1)中m1、m2及m3的值在车辆设计过程中均以确定，且不会跟随车辆载质量变化而发生变化，因此可通过获取车辆的设计数据进行标定。
步骤S6中所述根据步骤S2中所得到的各轮轮荷分别计算出前轴轴荷mF、后轴轴荷mR，左侧两轮轮荷m5及右侧两轮轮荷m6，计算公式如下：
mF＝mFL+mFR (2)
mR＝mRL+mRR (3)
m5＝mFL+mRL (4)
m6＝mFR+mRR (5)。
步骤S6中所述计算出车辆质心至前轴的距离a以及质心距车辆左侧轮胎中心的连接线距离P，所述质心至前轴的距离a的计算公式为：
所述质心距车辆左侧轮胎中心的连接线距离P的计算公式为：
需要说明的是，本实施例中t1、t2和m4均为预先标定好的值，对t1、t2的标定原则为：标定时长越短则系统对超载判断越灵敏，但相应的发生误报的几率也就越高，根据实际经验和试验，建议的标定时长为15～30s；而m4作为车辆的额定载质量，需要根据实际车辆的设计要求进行标定。
综上所述，本发明方法通过位于四轮减震弹簧位置的弹簧压缩量传感器获取四轮弹簧压缩量，根据预先标定的图表通过查表的形式获取四轮轮荷参数。再通过预先标定的前轴簧下质量，后轴簧下质量及车辆整备质量计算出车辆的当前载质量和车辆质心位置。当车辆当前载质量超过额定载质量一定时间后通过声音及灯光等形式提示驾驶员，当车辆质心位置异常超过一定时间时也通过灯光或声音等形式提示驾驶员，从而使驾驶员可以实时准确了解车辆当前的配重情况，提高了整车安全性。
以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明的结构作任何形式上的限制。凡是依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均属于本发明的技术方案范围内。
Claims (5)
1.一种车辆载质量及质心位置测量方法，其特征在于，通过在车辆四轮减震弹簧位置布置弹簧压缩量传感器，根据预先标定的图表查表获取四轮轮荷参数，然后由车辆设计数据得到车辆的前轴簧下质量、后轴簧下质量以及车辆整备质量，从而计算出车辆的当前载质量和质心位置，具体包括以下步骤：
S1.位于车辆四轮弹簧减震弹簧处四个弹簧压缩量传感器分别采集左前轮弹簧压缩量LFL、右前轮弹簧压缩量LFR、左后轮弹簧压缩量LRL、右后轮弹簧压缩量LRR，并将采集的弹簧压缩量数值信号发送给整车控制器VCU；
S2.整车控制器VCU根据预先标定好的图表对接收的弹簧压缩量数值信号进行处理，分别得出左前轮轮荷mFL、右前轮轮荷mFR、左后轮轮荷mRL、右后轮轮荷mRR；
S3.整车控制器VCU通过预先存储的车辆前轴簧下质量m1、后轴簧下质量m2以及车辆整备质量m3，结合步骤S2中所得到的各轮轮荷计算出车辆当前载质量m，并将当前载质量及剩余可用载质量发送至中控显示屏进行显示；
S4.根据步骤S3的计算结果，整车控制器VCU判断车辆当前载质量m是否大于车辆的额定载质量m4，若m≤m4，则执行步骤S9，否则执行步骤S5；
S5.整车控制器VCU判断m＞m4的时间是否超过t2，若时间未超过t2，则执行步骤S9，否则整车控制器VCU向中控显示屏发送报警信号提醒驾驶员车辆超载；
S6.整车控制器VCU根据步骤S2中所得到的各轮轮荷分别计算出前轴轴荷mF、后轴轴荷mR，左侧两轮轮荷m5及右侧两轮轮荷m6，并计算出车辆质心至前轴的距离a以及质心距车辆左侧轮胎中心的连接线距离P，并将质心位置发送至中空显示屏进行显示；
S7.根据步骤S6的计算结果，整车控制器VCU判断车辆质心至前轴距离a和车辆左侧轮胎中心的连接线距离P是否均在规定范围内，若是则执行步骤S9，否则执行步骤S8；
S8.整车控制器VCU判断车辆质心至前轴距离a和车辆左侧轮胎中心的连接线距离P超出规定范围的时间是否大于t1，若时间大于t1则整车控制器VCU向中控显示屏发送报警信号提醒驾驶员质心位置异常，否则执行步骤S9；
S9.结束，返回步骤S1，重新测量车辆载质量及质心位置。
2.根据权利要求1所述的一种车辆载质量及质心位置测量方法，其特征在于，步骤S2中所述整车控制器VCU根据预先标定好的图表对接收的信号进行处理，所述图表的标定方法为：将减震器垂直固定在试验台上，减震器下端与地面固定，上端放置置物平台，记录减震器的初始长度，并逐渐在置物台上添加配重，根据添加重物的质量所对应减震器长度变化量生成图表。
3.根据权利要求1所述的一种车辆载质量及质心位置测量方法，其特征在于，步骤S3中所述车辆当前载质量m的计算公式如下：
m＝mFL+mFR+mRL+mRR+m1+m2-m3 (1)。
4.根据权利要求1所述的一种车辆载质量及质心位置测量方法，其特征在于，步骤S6中所述根据步骤S2中所得到的各轮轮荷分别计算出前轴轴荷mF、后轴轴荷mR，左侧两轮轮荷m5及右侧两轮轮荷m6，计算公式如下：
mF＝mFL+mFR (2)
mR＝mRL+mRR (3)
m5＝mFL+mRL (4)
m6＝mFR+mRR (5)。
5.根据权利要求1所述的一种车辆载质量及质心位置测量方法，其特征在于，步骤S6中所述计算出车辆质心至前轴的距离a以及质心距车辆左侧轮胎中心的连接线距离P，所述质心至前轴的距离a的计算公式为：
所述质心距车辆左侧轮胎中心的连接线距离P的计算公式为：
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| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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| GR01 | Patent grant | ||
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