CN203148627U - 一种车辆质心高度测量装置 - Google Patents

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侯海源
高玮
牛毅
童镭
张晓博
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Abstract

本实用新型涉及一种车辆质心高度测量装置，属于车辆测量技术领域。本实用新型的测量装置包括地秤、加速度传感器、二次仪表和无线信号发生器，地秤用于测量车辆制动前后的前后轴重，无线信号发生器设置在地秤上，用于将地秤测量的数据传输给二次仪表，加速度传感器用于设置在车辆上，加速度传感器的输出端与二次仪表的输入端相连，用于测量车辆制动时的加速度值，二次仪表用于根据采集到的制动前后的轴荷信息以及制动时的加速度利用力矩守恒原理计算车辆的质心高度。本实用新型不需要举升、悬挂机构，也不需添加而外的测量装置，不仅能够精确测量两轴车辆，对大型客车、载重及多轴车辆也同样适用。

Description

一种车辆质心高度测量装置
技术领域
本实用新型涉及一种车辆质心高度测量装置，属于车辆测量技术领域。
背景技术
车辆质心位置是影响车辆安全性和操控性的重要性能指标，且一直都是车辆产品开发和实验过程中的重要测量参数之一，测量车辆质心位置常用的方法有重量反应法、平台反力支撑法、悬挂法和零位法，这些方法都是静态测量方法，需要举升、悬挂机构。重量反应法是将车辆前轮举升一定高度的测量方法，举升后大部分的车身重量由被测后轴承担，对于载重车辆，其自身重量较大，倾斜时后轴可能会产生过载甚至是压溃，尤其是载重情况下更为严重。平台反力支撑法，需要支撑平台及举升机构，平台倾斜的角度越大越有利于测量结果的准确，对于多轴车，由于其车身长度较长，倾斜角越大，导致整个系统的稳定变差，影响到测量结果的准确性，悬挂法和零位法对于载重及多轴车辆同样具有一定的局限性。
实用新型内容
本实用新型的目的是提供一种车辆质心高度测量装置及方法，以解决目前的车辆质心高度测量方法需要举升或悬挂机构，测量复杂，且对于载重或者多轴车辆测量结果不准确。
本实用新型为解决上述技术问题而提供一种车辆质心高度测量装置，该测量装置包括地秤、加速度传感器、二次仪表和无线信号发生器，地秤用于测量车辆制动前后的前后轴重，无线信号发生器设置在地秤上，用于将地秤测量的数据传输给二次仪表，加速度传感器用于设置在车辆上，加速度传感器的输出端与二次仪表的输入端相连，用于测量车辆制动时的加速度值，二次仪表用于根据采集到的制动前后的轴荷信息以及制动时的加速度利用力矩守恒原理计算车辆的质心高度。
所述的二次仪表包括电子控制单元及外围电路，电子控制单元包括单片机和A/D转换器。
所述的测量装置还包括显示装置，该显示装置的输入端与电子控制单元中单片机的I/O端口相连，用于显示测量结果。
所述的测量装置还包括蜂鸣器，该蜂鸣器的控制端与电子控制单元中的单片机的I/O端口相连。
本实用新型的有益效果是:本实用新型根据车辆制动时质心位置与前后轴载荷变化关系，根据力矩均衡原理，对制动前后车辆的前轮与地面的结束点取矩，建立力矩平衡模型，采集制动前后轴荷数据和制动时的加速度，通过计算得到精确的车辆质心高度。本实用新型区别于现有静态车辆质心高度测量，本实用新型不需要举升、悬挂机构，也不需添加而外的测量装置，不仅能够精确测量两轴车辆，对大型客车、载重及多轴车辆也同样适用。
附图说明
图1是本实用新型实车实验的设备布置图；
图2是被测车辆匀速行驶速度方向示意图；
图3是被测车辆制动时速度方向示意图；
图4是本实用新型车辆质心高度测量装置的二次仪表原理框图；
图5是本实用新型车辆质心高度测量装置中电子控制单元的电路原理图。
具体实施方式
下面结合附图对本实用新型的具体实施方式作进一步的说明。
本实用新型的一种车辆质心高度测量装置的实施例
如图1所示，本实用新型的车辆质心高度测量装置包括地秤6、无线信号发生器5、二次仪表4、显示装置3和加速度传感器2，无线信号发生器设置在地秤上，用于将地秤测量的数据无线传输给二次仪表，加速度传感器、二次仪表和显示装置都用于设置在被测车辆1上，加速度传感器用于测量车辆制动时加速度值，二次仪表用于根据制动前后车辆的轴荷以及制动时的减速度计算车辆的质心高度。二次仪表的结构如图4所示，包括电子控制单元及外围电路，电子控制单元包括单片机和A/D转换器，加速度传感器的输出端与电子控制单元相连，电子控制单元的电路原理如图5所示。
我们以被测车辆为两轴车为例来说明其工作原理，如图2所示。首先使被测车辆匀速行驶，在匀速行驶过程中利用地称测量车辆的重量G、车辆的前轴重G1和后轴重G2，利用皮尺测量车辆的轴距L，根据力矩守恒，对车辆前轮与地面接触点取矩，
G·L1＝L·N2
其中L1为车辆质心距前轴的距离，N2为制动前地面对车辆后轮的支撑力，其等于制动前车辆后轴轴重G2；如图3所示，将被测车辆匀速行驶至前轮驶离后轮全部驶入地秤，迅速踩下制动踏板制动，采集制动减速度a，地秤采集后轴轴重G′2，电子控制单元根据力矩守恒原理，对制动后的前轮与地面接触点取矩：
G · L 1 = G g · a · h + N 2 ′ · L
其中G为车辆的重量，L1为车辆质心距前轴的距离，L为车辆轴距，g为重力加速度，a为车辆制动减速度，h为车辆质心高度，N′2为制动后地面对车辆后轮的支撑力，N′2等于制动后车辆后轴的轴重G′2，电子控制单元通过其内置的计算模块计算出车辆的质心h，从而完成整个测量过程。
本实用新型能够根据车辆制动时质心位置与前后轴载荷变化关系，根据力矩均衡原理，对制动前后车辆的前轮与地面的结束点取矩，建立力矩平衡模型，采集制动前后轴荷数据和制动时的加速度，通过计算得到精确的车辆质心高度。本实用新型区别于现有静态车辆质心高度测量，本实用新型不需要举升、悬挂机构，也不需添加而外的测量装置，不仅能够精确测量两轴车辆，对大型客车、载重及多轴车辆也同样适用。

Claims (4)

1.一种车辆质心高度测量装置，其特征在于：该测量装置包括地秤、加速度传感器、二次仪表和无线信号发生器，地秤用于测量车辆制动前后的前后轴重，无线信号发生器设置在地秤上，用于将地秤测量的数据传输给二次仪表，加速度传感器用于设置在车辆上，加速度传感器的输出端与二次仪表的输入端相连，用于测量车辆制动时的加速度值，二次仪表用于根据采集到的制动前后的轴荷信息以及制动时的加速度利用力矩守恒原理计算车辆的质心高度。
2.根据权利要求1所述的车辆质心高度测量装置，其特征在于：所述的二次仪表包括电子控制单元及外围电路，电子控制单元包括单片机和A/D转换器。
3.根据权利要求2所述的车辆质心高度测量装置，其特征在于：所述的测量装置还包括显示装置，该显示装置的输入端与电子控制单元中单片机的I/O端口相连，用于显示测量结果。
4.根据权利要求2所述的车辆质心高度测量装置，其特征在于：所述的测量装置还包括蜂鸣器，该蜂鸣器的控制端与电子控制单元中的单片机的I/O端口相连。
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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN104330213A (zh) * 2014-11-07 2015-02-04 长春轨道客车股份有限公司 一种轨道客车重心确定方法
CN105928657A (zh) * 2016-05-27 2016-09-07 大连楼兰科技股份有限公司 车辆质心位置测量装置及方法
CN108303212A (zh) * 2018-03-16 2018-07-20 哈尔滨理工大学 车辆质量质心参数检测系统标定模块

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