RU2513439C1 - Method of prevention of automotive tire and brakes emergent overheating and system to this end - Google Patents
Method of prevention of automotive tire and brakes emergent overheating and system to this end Download PDFInfo
- Publication number
- RU2513439C1 RU2513439C1 RU2012141078/11A RU2012141078A RU2513439C1 RU 2513439 C1 RU2513439 C1 RU 2513439C1 RU 2012141078/11 A RU2012141078/11 A RU 2012141078/11A RU 2012141078 A RU2012141078 A RU 2012141078A RU 2513439 C1 RU2513439 C1 RU 2513439C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- overheating
- wheel
- information
- temperature
- car
- Prior art date
Links
Images
Abstract
Description
Изобретение относится к автомобилестроению, в частности к способам и устройствам повышения активной безопасности транспортных средств.The invention relates to the automotive industry, in particular to methods and devices for increasing the active safety of vehicles.
Известна пневматическая шина транспортного средства со стабилизацией температуры. Пневматическая шина состоит из протектора, силовых элементов в виде брекеров и/или каркаса, полостей, образованных силовыми элементами в виде брокеров и/или каркаса с упругими резиновыми оболочками, полости заполнены термоаккумулирующим материалом с температурой плавления, равной 70-75°С, например сплавом Вуда, температура плавления которого около 70°С. При движении транспортного средства тепло, выделяющееся в пневматической шине при ее деформации, передается теплоаккумулирующему материалу в полостях. Теплоаккумулирующий материал, нагреваясь до 70-75°С, плавится и, оставаясь при постоянной температуре, продолжает накапливать тепловую энергию. Упругие резиновые оболочки позволяют компенсировать тепловое расширение теплоаккумулирующего материала. Благодаря строго фиксированной температуре перехода теплоаккумулирующего материала из твердого агрегатного состояния в жидкое температура шины, в пределах полостей, поддерживается на необходимом уровне. (Патент РФ №2345905, МПК В60С 23/18, опубл. 10.02.2009 г.)Known pneumatic tire of a vehicle with temperature stabilization. A pneumatic tire consists of a tread, power elements in the form of breakers and / or a carcass, cavities formed by power elements in the form of brokers and / or a carcass with elastic rubber shells, cavities are filled with thermo-accumulating material with a melting temperature of 70-75 ° С, for example, alloy Wood, with a melting point of about 70 ° C. When the vehicle is moving, the heat released in the pneumatic tire during its deformation is transferred to the heat-accumulating material in the cavities. The heat storage material, heating to 70-75 ° C, melts and, remaining at a constant temperature, continues to accumulate thermal energy. Elastic rubber shells compensate for the thermal expansion of the heat storage material. Due to the strictly fixed temperature of the transition of the heat-accumulating material from the solid state to the liquid temperature of the tire, it is maintained at the required level within the cavities. (RF patent No. 2345905, IPC В60С 23/18, publ. 02/10/2009)
Недостатками данного изобретения являются конечная величина тепловой энергии, которую способен принять теплоаккумулирующий материал до полного перехода в жидкое агрегатное состояние с потерей свойства стабилизации температуры, сложность прогнозирования моментов времени потери пневматической шиной свойства стабилизации температуры.The disadvantages of this invention are the final amount of thermal energy that the heat-accumulating material is able to accept until it completely transitions to the liquid state of aggregation with the loss of the temperature stabilization property, the difficulty of predicting the moments of time when the pneumatic tire loses the temperature stabilization property.
Известна система контроля состояния шин, которая содержит блок дистанционного измерения параметров состояния шины, установленный в шине, центральный контроллер, блок речевых сообщений и устройство торможения с использованием тормозов. Блок дистанционного измерения параметров состояния шины осуществляет измерение давления и температуры внутри шины с частотой 5-20 Гц и вырабатывает сигналы, содержащие измеренные значения параметров, которые затем по радиоканалу передаются в центральный контроллер. Центральный контроллер принимает по радиоканалу сигналы, содержащие информацию о состоянии шины, и обрабатывает их. В результате чего он вырабатывает команды на выдачу речевых информационных сообщений и команды на торможение с использованием тормозов. После этого команды передаются соответственно в блок речевых сообщений и в устройство торможения с использованием тормозов. Блок речевых сообщений предназначен для приема соответствующих команд из центрального контроллера и выдачи речевых информационных сообщений. Устройство торможения с использованием тормозов предназначено для приема соответствующих команд из центрального контроллера и осуществления торможения с использованием тормозов. (Патент РФ №2398680, МПК В60С 23/02, G08C1 17/02, опубл. 10.09.2010 г.)A known system for monitoring the condition of tires, which contains a remote measurement unit for the state of the tire installed in the tire, a central controller, a voice message unit and a braking device using brakes. The remote unit for measuring the state of the tire measures the pressure and temperature inside the bus with a frequency of 5-20 Hz and generates signals containing the measured values of the parameters, which are then transmitted over the air to the central controller. The central controller receives over the air the signals containing information about the status of the bus, and processes them. As a result, he develops commands for issuing voice information messages and braking commands using brakes. After that, the commands are transmitted respectively to the block of voice messages and to the braking device using brakes. The block of voice messages is intended for receiving the appropriate commands from the central controller and issuing voice information messages. The braking device using brakes is designed to receive the appropriate commands from the central controller and to perform braking using the brakes. (RF patent No. 2398680, IPC B60C 23/02, G08C1 17/02, published on 09/10/2010)
К недостаткам данной системы можно отнести необходимость использования шин без металлокорда, экранирующего электромагнитное излучение, жестко ограниченный срок эксплуатации блока дистанционного измерения параметров состояния шины, определяемый ресурсом используемого в качестве источника питания литий тионил-хлоридного элемента.The disadvantages of this system include the need to use tires without metal cord shielding electromagnetic radiation, the strictly limited life of the remote control unit for measuring the state of the tire, determined by the resource used as a power source for the lithium thionyl chloride element.
Известна система контроля транспортного средства с усовершенствованным мониторингом шин, которая включает датчики динамики транспортного средства, предоставляющие сигнал о динамике транспортного средства. Датчики системы мониторинга шин в каждом колесе генерируют сигналы, включающие данные о температуре, давлении и данные об ускорениях. Контроллер взаимодействует с датчиками системы мониторинга шин и, по крайней мере, с одним датчиком динамики транспортного средства и генерирует оценку состояния дорожной поверхности как функцию от данных об ускорениях по нескольким осям, содержащихся в сигналах от датчиков системы мониторинга шин. Оценка состояния дорожной поверхности передается системе управления подвеской для корректировки характеристик подвески транспортного средства в соответствии с оценкой состояния дорожной поверхности. Усовершенствованная система мониторинга шин, являющаяся частью изобретения, отслеживает давление воздуха, температуру и ускорения по нескольким осям в передней правой шине, передней левой шине, задней правой шине и задней левой шине. Каждая шина имеет соответствующий датчик усовершенствованной системы мониторинга, каждый из которых имеет соответствующую антенну. Каждая шина устанавливается на соответствующее колесо. Каждая шина может иметь соответствующий инициатор, расположенный в нише колеса, прилегающей к шине. Инициатор генерирует низкочастотный РЧ сигнал и используется для инициирования ответа от каждого колеса так, что положение каждого колеса может быть распознано автоматически усовершенствованной системой мониторинга шин. Инициаторы соединяются непосредственно с усовершенствованной системой мониторинга шин. Контроллер, входящий в состав усовершенствованной системы мониторинга шин, может являться микроконтроллером, имеющим программируемый центральный процессор, который может программироваться для выполнения различных функций и процессов. (Патент США №8032281, МПК G06F 17/00, опубл. 04.10.2011 г.)A known vehicle control system with advanced tire monitoring, which includes vehicle dynamics sensors, provides a signal about the dynamics of the vehicle. The sensors of the tire monitoring system in each wheel generate signals that include temperature, pressure, and acceleration data. The controller interacts with the sensors of the tire monitoring system and at least one vehicle dynamics sensor and generates an assessment of the road surface condition as a function of acceleration data along several axes contained in the signals from the sensors of the tire monitoring system. The road surface condition assessment is transmitted to the suspension control system to adjust the vehicle suspension characteristics in accordance with the road surface condition assessment. An advanced tire monitoring system, which is part of the invention, tracks air pressure, temperature and accelerations in several axes in the front right tire, front left tire, rear right tire and rear left tire. Each bus has a corresponding sensor of an advanced monitoring system, each of which has a corresponding antenna. Each tire is mounted on a corresponding wheel. Each tire may have a corresponding initiator located in a recess of the wheel adjacent to the tire. The initiator generates a low-frequency RF signal and is used to initiate a response from each wheel so that the position of each wheel can be recognized automatically by an advanced tire monitoring system. The initiators are connected directly to an advanced tire monitoring system. The controller, which is part of an advanced bus monitoring system, can be a microcontroller with a programmable central processor, which can be programmed to perform various functions and processes. (US patent No. 8032281, IPC G06F 17/00, publ. 04.10.2011)
К недостаткам известной системы мониторинга шин можно отнести необходимость использования шин без металлокорда, экранирующего электромагнитное излучение, потерю мониторинга параметров шины в случае отказа соответствующего колесного датчика или инициатора, достаточно сложную техническую реализацию системы.The disadvantages of the known tire monitoring system include the need to use tires without metal cord shielding electromagnetic radiation, loss of tire parameter monitoring in the event of a failure of the corresponding wheel sensor or initiator, and a rather complicated technical implementation of the system.
Известны устройство инфракрасного дистанционного зондирования и система для проверки состояния тормозов транспортного средства. Система инфракрасного дистанционного зондирования включает в себя устройство видеозаписи для записи транспортного средства и предоставления видеоинформации, устройство инфракрасного дистанционного зондирования для обнаружения инфракрасного излучения от тормозных барабанов транспортного средства и предоставления данных, источник питания для обеспечения электроэнергией устройства инфракрасного дистанционного зондирования, компьютер для получения видеоинформации от устройства видеозаписи и данных от устройства инфракрасного дистанционного зондирования, компьютер для выполнения анализа данных от устройства инфракрасного дистанционного зондирования и предоставления проанализированных данных, дисплей для отображения видеоинформации и проанализированных данных от компьютера, где наблюдатель может видеть видеоинформацию и проанализированные данные на устройстве отображения, которое указывает нарушения в тепловых моделях тормозных барабанов для определения состояния тормозов транспортного средства. Данное изобретение использует устройство инфракрасного дистанционного зондирования, расположенное на уровне дороги, посередине полосы движения, для мониторинга одной полосы движения дороги. Устройство инфракрасного дистанционного зондирования одновременно направлено в обе стороны полосы движения для того, чтобы измерять инфракрасное излучение, то есть температуры, излучаемые тормозными барабанами транспортного средства при замедлении транспортного средства с помощью тормозной системы. (Патент США №5942753, МПК G01N 21/00, опубл. 24.08.1999 г.)A device for infrared remote sensing and a system for checking the status of the brakes of a vehicle are known. The infrared remote sensing system includes a video recorder for recording the vehicle and providing video information, an infrared remote sensing device for detecting infrared radiation from the brake drums of the vehicle and providing data, a power source for providing electric power to the infrared remote sensing device, a computer for receiving video information from the device video and data from an infrared device remote sensing, a computer for analyzing data from an infrared remote sensing device and providing analyzed data, a display for displaying video information and analyzed data from a computer, where the observer can see video information and analyzed data on a display device that indicates violations in thermal models of brake drums to determine vehicle brake status. The present invention uses an infrared remote sensing device located at a road level in the middle of a lane to monitor one lane of a road. The infrared remote sensing device is simultaneously directed to both sides of the lane in order to measure infrared radiation, that is, temperatures emitted by the brake drums of the vehicle when the vehicle is decelerated by the braking system. (US patent No. 5942753, IPC G01N 21/00, publ. 08.24.1999)
К недостаткам данной системы можно отнести точечный мониторинг температур тормозных барабанов, осуществляемый только на специально оборудованных участках дороги, необходимость участия оператора (наблюдателя) при эксплуатации данной системы, возможность использования системы только для транспортных средств, имеющих тормозные барабаны.The disadvantages of this system include point monitoring of brake drum temperatures, carried out only on specially equipped sections of the road, the need for the operator (observer) to participate in the operation of this system, the possibility of using the system only for vehicles with brake drums.
Известна система измерения состояния фрикционного материала транспортного средства. Данная система использует датчик для мониторинга как износа, так и температуры тормозной накладки транспортного средства. Термистор устанавливается в накладку тормозной колодки, и его сопротивление измеряется с помощью микропроцессорного электронного блока управления. Долгосрочные изменения сопротивления термистора, измеряемые после остановки транспортного средства за период времени, показывают износ накладки, в то время как относительно кратковременные изменения, производимые, когда транспортное средство работает, показывают температурные градиенты. Электронный блок управления определяет надлежащую классификацию изменения сопротивления термистора и предоставляет выходной сигнал оператору транспортного средства и/или хранит сигналы для последующего прочтения на внешнем диагностическом оборудовании. (Европейский патент №0768474 В1, МПК F16D 66/00, F16D 66/02, опубл. 22.12.2004.)A known system for measuring the state of friction material of a vehicle. This system uses a sensor to monitor both the wear and tear of the vehicle's brake lining. The thermistor is installed in the brake pad, and its resistance is measured using a microprocessor-based electronic control unit. Long-term changes in the thermistor resistance, measured after the vehicle is stopped for a period of time, show wear on the lining, while the relatively short-term changes made when the vehicle is running show temperature gradients. The electronic control unit determines the proper classification of the change in the resistance of the thermistor and provides an output signal to the vehicle operator and / or stores the signals for later reading on external diagnostic equipment. (European patent No. 0768474 B1, IPC F16D 66/00, F16D 66/02, publ. 22.12.2004.)
К недостаткам данной системы можно отнести необходимость внесения изменений в конструкцию тормозной колодки транспортного средства, использование датчика, встраиваемого в колодку и потребляющего электрическую энергию, а также необходимость организации соответствующей линии связи с датчиком, отсутствие возможности оценки температуры тормозной колодки в случае отказа датчика или обрыва линии связи.The disadvantages of this system include the need to make changes to the design of the brake pad of the vehicle, the use of a sensor that is built into the pad and consumes electrical energy, as well as the need to establish an appropriate communication line with the sensor, the inability to assess the temperature of the brake pad in the event of a sensor failure or line break communication.
Известны противоюзовый автомат и система сбора данных для тормозной системы транспортного средства. (Патент США №7489996 В2, 10.02.2009, МПК В60Т 8/68, В64С 27/22) Система содержит датчик скорости колеса, включающий магнитное устройство, соединенное с колесом, и сенсор, соединенный с осью колеса, обеспечивает данные, указывающие скорость колеса. Процессор, установленный на оси колеса, получает данные о скорости колеса и обрабатывает их для выполнения функций противоюзового автомата. Данные о скорости хранятся в концентраторе данных, также установленном на оси. Датчик давления в шине, датчик температуры тормоза и датчик тормозного момента, каждый из которых соединен с колесом, отправляют данные процессору на оси колеса и для хранения в концентраторе данных. Передающая антенна, соединенная с осью и связанная с концентратором данных, передает сохраненные данные принимающей антенне, соединенной с колесом. Порт данных, расположенный на колесе и связанный с принимающей антенной, обеспечивает интерфейс с внешним устройством для приема данных. Система содержит один или несколько дополнительных датчиков для предоставления дополнительной эксплуатационной информации процессору для хранения в концентраторе данных.Known anti-union machine and data acquisition system for the brake system of the vehicle. (US Patent No. 7489996 B2, 02/10/2009, IPC B60T 8/68, B64C 27/22) The system includes a wheel speed sensor including a magnetic device connected to the wheel, and a sensor connected to the wheel axis provides data indicating the wheel speed . A processor mounted on the axis of the wheel receives data about the speed of the wheel and processes them to perform the functions of the anti-union machine. Speed data is stored in a data hub, also mounted on an axis. The tire pressure sensor, brake temperature sensor and brake torque sensor, each of which is connected to the wheel, send data to the processor on the wheel axis and for storage in a data hub. A transmit antenna connected to the axis and connected to a data hub transmits the stored data to a receiving antenna connected to the wheel. A data port located on the wheel and connected to the receiving antenna provides an interface with an external device for receiving data. The system contains one or more additional sensors to provide additional operational information to the processor for storage in a data concentrator.
К недостаткам системы можно отнести достаточно сложную техническую реализацию, отсутствие возможности мониторинга параметров в случае отказов соответствующих датчиков.The disadvantages of the system include a rather complicated technical implementation, the inability to monitor parameters in the event of failure of the respective sensors.
Известен способ измерения температуры тормозных поверхностей автомобильного колесного тормоза. (Патент Великобритании №2289765, МПК F16D 66/00, В60Т 17/22, опубл. 29.11.1995.) В косвенном методе вычисления температуры элемента тормоза (например, диска или колодки) с помощью циклического вычитания охлаждающего декремента температуры dTk из предыдущего значения температуры Т (по крайней мере, до заданной минимальной температуры) и аналогично с помощью прибавления нагревающего инкремента, зависящего от функционирования тормоза, данный инкремент dThn, соответствующий нормальному торможению, вычисляется в зависимости от замедления транспортного средства, вызванного применением тормозной системы за вычетом составляющей замедления, связанной с сопротивлением дороги (включая торможение двигателем) и аэродинамическим сопротивлением. Последняя составляющая принимается из хранимой в памяти диаграммы эмпирических характеристик. Охлаждающий декремент dTk зависит от предыдущего значения температуры Т и скорости транспортного средства V. Если включается система стабилизации скольжения колес (продольных и/или поперечных), то прибавляется другой температурный инкремент dThr, зависящий от скорости вращения колеса Rd и преобладающего тормозного давления ps (например, вычисляемого исходя из времени открытия клапанов). Такое торможение может быть прекращено, если вычисленная температура превышает граничное значение. В данном способе требуются датчики для записи скоростей вращения всех четырех колес, которые обычно присутствуют на существующих транспортных средствах, данные о состоянии стоп-сигнала и о работе системы стабилизации скольжения колес.A known method of measuring the temperature of the brake surfaces of an automobile wheel brake. (UK patent No. 2289765, IPC F16D 66/00, B60T 17/22, publ. 11/29/1995.) In the indirect method of calculating the temperature of a brake element (for example, a disk or pad) by cyclically subtracting the cooling temperature decrement dTk from the previous temperature T (at least up to a predetermined minimum temperature) and similarly, by adding a heating increment, depending on the functioning of the brake, this increment dThn corresponding to normal braking is calculated depending on the vehicle deceleration a, caused by the use of the braking system minus the deceleration component associated with road resistance (including engine braking) and aerodynamic drag. The last component is taken from the stored empirical characteristics diagram. The cooling decrement dTk depends on the previous temperature T and the vehicle speed V. If the wheel slip stabilization system (longitudinal and / or transverse) is turned on, another temperature increment dThr is added, depending on the wheel rotation speed Rd and the prevailing brake pressure ps (for example, calculated based on valve opening times). Such braking can be stopped if the calculated temperature exceeds the limit value. This method requires sensors to record the rotational speeds of all four wheels, which are usually present on existing vehicles, data on the state of the brake light and on the operation of the wheel slip stabilization system.
Недостатком данного способа является то, что при вычислении нагревающего инкремента на основании величины замедления транспортного средства, не учитывается составляющая замедления, вызванная подъемом или спуском дороги. Отмеченный недостаток ограничивает адекватность данного способа косвенного измерения температуры условием движения по равнинной местности. Вторым недостатком данного способа является отсутствие возможности получения оценок температур рабочих поверхностей тормозного колесного устройства в случае отказа датчика скорости вращения соответствующего колеса.The disadvantage of this method is that when calculating the heating increment based on the vehicle deceleration, the deceleration component caused by the ascent or descent of the road is not taken into account. The noted drawback limits the adequacy of this method of indirect temperature measurement by the condition of movement on flat terrain. The second disadvantage of this method is the inability to obtain estimates of the temperature of the working surfaces of the brake wheel device in case of failure of the speed sensor of the corresponding wheel.
Известен способ определения температуры колесного тормозного устройства тормозной системы. В соответствии с данным способом определения температуры колесного тормозного устройства, имеющего тормозной диск и тормозной суппорт, текущее значение температуры тормозного диска, определяемое с помощью предыдущего определенного значения температуры диска, энергии, переданной тормозному диску после предыдущего определения температуры, и с помощью энергии, отданной тормозным диском после предыдущего определения температуры, в котором текущее значение температуры суппорта колесного тормозного устройства определяется как функция от температуры тормозного диска. В данном способе энергия, передаваемая тормозному диску, определяется как функция, зависящая от тормозного давления в колесном тормозном устройстве, скорости вращения колеса, скорости движения транспортного средства и коэффициента, зависящего, в свою очередь, от тормозного давления в колесном тормозном устройстве, предыдущего значения температуры диска и/или предыдущего значения температуры тормозного суппорта. Энергия, отдаваемая тормозным диском, определяется как сумма энергий: энергии, отдаваемой тормозным диском окружающей среде, и энергии, отдаваемой тормозным диском суппорту. В данном способе рассматриваются только энергии, отдаваемые тормозным диском посредством теплообмена и конвекции. Текущее значение температуры тормозного суппорта определяется как функция от энергии, переданной суппорту от тормозного диска, и энергии, отданной суппортом тормозному диску и окружающей среде. Энергия, передаваемая от тормозного диска суппорту, или энергия, передаваемая от тормозного суппорта диску, определяется как функция от температурной разности между предыдущим значением температуры тормозного диска и предыдущим значением температуры суппорта. Предупредительный сигнал определенной длительности передаётся водителю, когда текущее значение температуры диска превышает предопределенное максимальное значение. Предупредительный сигнал передается водителю, когда текущее значение температуры суппорта превышает предопределенное максимальное значение. Когда зажигание выключают, значения температуры диска и температуры гидравлического блока (блока клапанов) тормозной системы сохраняются в памяти. Когда зажигание транспортного средства включают, текущее значение температуры диска определяется соответствующей температуре окружающей среды в случае, если текущее значение температуры гидравлического блока ниже, чем сохраненное значение температуры гидравлического блока, и если текущее значение температуры гидравлического блока ниже, чем предопределенное максимальное значение температуры включения. В противном случае при включении зажигания текущее значение температуры диска определяется как функция от сохраненного значения температуры диска. (Патент Великобритании №2382390 В, МПК В60Т 17/22, опубл. 17.12.2003 г.)A known method for determining the temperature of the wheel brake device of the brake system. According to this method for determining the temperature of a wheel brake device having a brake disk and a brake caliper, the current value of the temperature of the brake disk determined by the previous determined value of the temperature of the disk, the energy transferred to the brake disk after the previous temperature determination, and by the energy given to the brake after the previous temperature determination, in which the current value of the temperature of the caliper of the wheel brake device is determined as a function from the temperature of the brake disc. In this method, the energy transmitted to the brake disc is determined as a function depending on the brake pressure in the wheel brake device, wheel speed, vehicle speed and a coefficient that, in turn, depends on the brake pressure in the wheel brake device, the previous temperature disc and / or previous brake caliper temperature. The energy given by the brake disc is defined as the sum of the energies: the energy given by the brake disc to the environment and the energy given by the brake disc to the caliper. In this method, only the energies given out by the brake disc through heat exchange and convection are considered. The current brake caliper temperature is defined as a function of the energy transferred to the caliper from the brake disc and the energy given by the caliper to the brake disc and the environment. The energy transmitted from the brake disc to the caliper, or the energy transmitted from the brake caliper to the disk, is determined as a function of the temperature difference between the previous value of the temperature of the brake disk and the previous value of the temperature of the caliper. A warning signal of a certain duration is transmitted to the driver when the current value of the disk temperature exceeds a predetermined maximum value. A warning signal is sent to the driver when the current caliper temperature exceeds a predetermined maximum value. When the ignition is turned off, the temperature of the disc and the temperature of the hydraulic unit (valve block) of the brake system are stored in memory. When the vehicle ignition is turned on, the current value of the temperature of the disk is determined by the corresponding ambient temperature in case the current value of the temperature of the hydraulic unit is lower than the stored value of the temperature of the hydraulic unit, and if the current value of the temperature of the hydraulic unit is lower than the predetermined maximum value of the on temperature. Otherwise, when the ignition is turned on, the current value of the disk temperature is determined as a function of the stored value of the disk temperature. (UK patent No. 2382390 B, IPC B60T 17/22, publ. December 17, 2003)
К недостаткам данного способа можно отнести необходимость использования дополнительных датчиков давления тормозной жидкости в тормозных магистралях колесных тормозных устройств, отсутствие возможности достраивания оценок температур тормозного устройства в случае отказа соответствующего датчика давления.The disadvantages of this method include the need to use additional brake fluid pressure sensors in the brake lines of the wheel brake devices, the inability to complete estimates of the temperature of the brake device in the event of a failure of the corresponding pressure sensor.
Наиболее близкими по технической сущности являются способ предотвращения столкновений автомобиля с препятствиями и система для его осуществления. Система состоит из датчиков частот вращения колес, устанавливаемых на колесах автомобиля, соединенных линиями связи через оптронную пару с микроконтроллером, средств ввода настроечной информации и средств отображения данных и индикации опасных состояний. Данный способ реализуется путем регистрации импульсов с датчиков первичной информации и передачи ее в блок обработки информации, в котором осуществляются косвенные измерения физических переменных и вычисляются граничные значения физических переменных. В случае превышения граничных значений физических переменных система формирует сигнал на соответствующее средство индикации опасного состояния. Водитель формирует управляющие воздействия на органы управления автомобиля для выхода автомобиля из опасного состояния. В число граничных значений физических переменных системы входят граничная скорость опрокидывания автомобиля, граничная скорость заноса задних колес, граничная скорость сноса передних колес, граничная скорость разрыва корда шин, граничная скорость пробуксовки ведущих колес, граничная скорость, определяемая асимметрией колесных пар, обусловленной разностью давлений в шинах, скорость, определяемая асимметрией колесных пар, обусловленная использованием колеса уменьшенного радиуса (докатки) и др. (Патент РФ №2335805, MHK G08G 1/16, опубл. 10.10.2008.)The closest in technical essence are the way to prevent collisions of the car with obstacles and a system for its implementation. The system consists of wheel speed sensors mounted on the vehicle’s wheels, connected by communication lines through an optocoupler couple with a microcontroller, means for inputting tuning information, and means for displaying data and indicating dangerous conditions. This method is implemented by recording pulses from the sensors of the primary information and transmitting it to the information processing unit, in which indirect measurements of physical variables are carried out and boundary values of physical variables are calculated. If the boundary values of physical variables are exceeded, the system generates a signal to the appropriate means of indicating a dangerous condition. The driver generates control actions on the car’s controls to exit the car from a dangerous state. The boundary values of the physical variables of the system include the marginal speed of rollover of the car, the marginal speed of skidding of the rear wheels, the marginal speed of demolition of the front wheels, the marginal speed of rupture of the cord of tires, the marginal speed of slipping of the drive wheels, the marginal speed determined by the asymmetry of the wheelsets due to the pressure difference in the tires , the speed determined by the asymmetry of the wheelsets, due to the use of a wheel of reduced radius (dokatka), etc. (RF Patent No. 2335805,
Недостатком данной системы является недостаточно широкий вектор ограничений, в частности, в системе не учитываются температуры перегрева в области плеча шины и в области боковины, которые могут быть критичными с точки зрения безопасности, и температуры колесных тормозных устройств.The disadvantage of this system is not a wide enough vector of restrictions, in particular, the system does not take into account the temperature of overheating in the field of the tire shoulder and in the sidewall, which can be critical from a safety point of view, and the temperature of the wheel braking devices.
Техническая задача, на решение которой направлено предлагаемое изобретение, состоит в предотвращении аварийных перегревов шин и тормозов автомобиля за счет динамической стабилизации температур перегрева шин и тормозов автомобиля.The technical problem to which the invention is directed is to prevent accidental overheating of tires and brakes of a car by dynamically stabilizing the temperatures of overheating of tires and brakes of a car.
Поставленная техническая задача решается тем, что в способе предотвращения аварийных перегревов шин и тормозов автомобиля, заключающемся в регистрации сигналов, формируемых импульсными датчиками частот вращения колес автомобиля и трехосевым акселерометром, и передаче их через блок сопряжения в блок обработки информации, в котором определяют значения физических переменных и сравнивают их с граничными значениями, характеризующими критическое состояние автомобиля, и формируют на выходе блока обработки информации управляющие сигналы, передаваемые на устройство вывода графической информации и/или на индикаторы опасных состояний, согласно предложенному изобретению в блоке обработки информации в реальном времени формируют оценки температур перегрева шин, колесных тормозных устройств автомобиля и граничные скорости, определяемые из условия осуществления в любой момент времени движения торможения до полной остановки с выходом в момент полной остановки на граничные значения температур перегрева шин и/или тормозных устройств, на основании сигналов о частотах вращения колес, об ускорениях от акселерометра и настроечных параметров с помощью микроконтроллера с программным обеспечением и формируют управляющие воздействия на устройство вывода графической информации для передачи водителю информации о температурном режиме шин и тормозных устройств автомобиля, а также о приближении или превышении к граничным значениям температур критического перегрева или к граничным скоростям критического перегрева, в этом случае, дополнительно активируют, по крайней мере, одно средство индикации опасных состояний для привлечения внимания водителя.The stated technical problem is solved in that in a method for preventing accidental overheating of tires and brakes of a car, which consists in recording signals generated by pulse sensors of the vehicle’s wheel speeds and a three-axis accelerometer, and transmitting them through the interface unit to the information processing unit, in which the values of physical variables are determined and compare them with boundary values characterizing the critical condition of the car, and form control signals at the output of the information processing unit, transmitted to the output device of graphic information and / or indicators of dangerous conditions, according to the proposed invention in the information processing unit in real time form estimates of the temperature of the superheat of tires, wheel braking devices of the car and boundary speeds determined from the condition of the braking movement at any time stops with the exit at the moment of a complete stop to the limit values of the temperature of the tire and / or brake devices overheating, based on signals about the rotation frequencies wheels, about accelerations from the accelerometer and tuning parameters using a microcontroller with software, and form control actions on the graphic information output device to transmit information to the driver about the temperature conditions of tires and brake devices of the car, as well as about approaching or exceeding critical temperatures of critical overheating or to the critical critical overheating boundary speeds, in this case, at least one means of indicating dangerous conditions d I draw the attention of the driver.
Также поставленная техническая задача решается тем, что согласно предложенному изобретению система предотвращения аварийных перегревов шин и тормозов автомобиля включает датчики частот вращения колес автомобиля и трехосевой акселерометр, связанные с блоком сопряжения линиями связи, блок обработки информации, получающий от датчиков частот вращения колес автомобиля и трехосевого акселерометра посредством линий связи и блока сопряжения соответствующие сигналы и формирует на их основании и на основании настроечных параметров оценки физических параметров, характеризующих состояние автомобиля, формирующий управляющие воздействия на устройство вывода графической информации (ЖК-дисплей) и индикаторы опасных состояний, блок ввода и отображения информации, включающий устройство ввода для ввода настроечной информации и выбора режима отображения информации, устройство вывода графической информации, индикаторы опасного состояния, вторичный источник питания, который осуществляет стабилизацию и преобразование напряжения, получаемого от бортовой сети автомобиля, в величины напряжения, необходимые для питания микроконтроллера, средства визуального отображения информации и трехосевого акселерометра. Кроме того, дополнительно содержит датчик температуры окружающей среды для получения микроконтроллером сигнала о температуре окружающей среды, необходимого для автоматического ввода значения температуры окружающей среды.The technical task is also solved by the fact that, according to the proposed invention, the system for preventing accidental overheating of tires and brakes of a vehicle includes wheel speed sensors and a three-axis accelerometer associated with a line interface unit, an information processing unit receiving from the wheel speed sensors of a car and a three-axis accelerometer by means of communication lines and a conjugation unit, the corresponding signals and forms on their basis and on the basis of the tuning parameters of the assessment of physical parameters characterizing the state of the car, forming control actions on the graphic information output device (LCD) and hazardous state indicators, an information input and display unit, including an input device for inputting tuning information and selecting an information display mode, graphic information output device, indicators hazardous condition, a secondary power source that stabilizes and converts the voltage received from the vehicle's on-board network into ins voltage required to power the microcontroller, image display and the three-axis accelerometer. In addition, it further comprises an ambient temperature sensor for receiving by the microcontroller a signal about the ambient temperature necessary for automatically entering the ambient temperature value.
Технический результат состоит в динамической стабилизации температур перегрева шин и тормозов автомобиля, за счет чего предотвращается их аварийный перегрев.The technical result consists in the dynamic stabilization of temperatures of the overheating of tires and brakes of the car, due to which their emergency overheating is prevented.
Заявляемое изобретение поясняется рисунками, где:The invention is illustrated by drawings, where:
на фиг.1 представлена схема расположения пассажиров и груза в легковом автомобиле (вид сверху);figure 1 presents the layout of passengers and cargo in a passenger car (top view);
на фиг.2 представлена функциональная схема системы предотвращения аварийного перегрева шин и тормозов автомобиля;figure 2 presents a functional diagram of a system for preventing emergency overheating of tires and brakes of a car;
на фиг 3 представлена экспериментальная зависимость коэффициента трения качения от давления в шине;Fig. 3 shows the experimental dependence of the rolling friction coefficient on tire pressure;
на фиг.4 представлена кинематическая схема движения легкового автомобиля на вираже. figure 4 presents the kinematic diagram of the movement of a car on a bend.
Фиг.2 содержит следующие позиции:Figure 2 contains the following positions:
1-4 - датчики частот вращения колес;1-4 - wheel speed sensors;
5 - трехосевой акселерометр;5 - three-axis accelerometer;
6 - блок обработки информации;6 - information processing unit;
7 - блок сопряжения;7 - interface unit;
8 - микроконтроллер;8 - microcontroller;
9 - вторичный источник питания;9 - secondary power source;
10 - линии связи;10 - communication lines;
11 - устройство ввода;11 - input device;
12 - устройство вывода графической информации (ЖК-дисплей);12 - a device for outputting graphic information (LCD);
13 - индикаторы опасных состояний;13 - indicators of dangerous conditions;
14 - блок ввода и отображения информации;14 - block input and display information;
15 - датчик температуры окружающей среды.15 - ambient temperature sensor.
Система предотвращения аварийных перегревов шин и тормозов автомобиля, включающая датчики частот вращения колес автомобиля 1, 2, 3, 4, трехосевой акселерометр 5 и датчик температуры окружающей среды 15, связанные с блоком сопряжения 7 линиями связи 10, микроконтроллер 8 получает от датчиков частот вращения колес автомобиля 1, 2, 3, 4, трехосевого акселерометра 5 и датчика температуры окружающей среды 15 через линии связи 10 и блок сопряжения 7 соответствующие сигналы и формирует на их основании и на основании настроечных параметров оценки физических параметров, характеризующих состояние автомобиля, в том числе температур шин и колесных тормозных устройств автомобиля, а также граничные скорости, определяемые из условия осуществления в любой момент времени движения торможения до полной остановки с выходом в момент полной остановки на граничные значения температур перегрева шин и/или тормозных устройств. В блоке обработки информации 6 формируются управляющие воздействия на устройство вывода графической информации (ЖК-дисплей) 12 и индикаторы опасных состояний 13 с целью передачи водителю информации о температурном режиме шин и тормозных устройств автомобиля, а также о приближении (или превышении) к граничным значениям температур критического перегрева или к граничным скоростям критического перегрева. Блок ввода и отображения информации 14 помимо устройства вывода графической информации 12 и индикаторов опасного состояния 13 содержит устройство ввода 11, например сенсорную панель или многорежимные клавиши, для ввода настроечной информации и выбора режима отображения информации. Вторичный источник питания 9 осуществляет стабилизацию и преобразование напряжения, получаемого от бортовой сети автомобиля, в величины напряжения, необходимые для питания микроконтроллера 8, устройства ввода 11, устройства вывода графической информации 12, индикаторов опасных состояний 13, также трехосевого акселерометра 5 и датчика температуры окружающей среды 15. Система предотвращения аварийного перегрева шин и тормозов автомобиля может содержать датчик температуры окружающей среды 15 для получения микропроцессором сигнала о температуре окружающей среды, необходимого для автоматического ввода значения температуры окружающей среды.A system for preventing accidental overheating of tires and brakes of a car, including
Способ осуществляется следующим образом.The method is as follows.
Сигналы, формируемые импульсными датчиками частот вращения колес автомобиля и трехосевым акселерометром, регистрируют и передают их через блок сопряжения в блок обработки информации.The signals generated by the pulse sensors of the vehicle’s wheel speeds and the three-axis accelerometer are recorded and transmitted through the interface unit to the information processing unit.
В блоке обработки информации определяют значения физических переменных и сравнивают их с граничными значениями, характеризующими критическое состояние автомобиля. А именно, в блоке обработки информации в реальном времени формируют оценки температур перегрева шин, колесных тормозных устройств автомобиля и граничные скорости, определяемые из условия осуществления в любой момент времени движения торможения до полной остановки с выходом в момент полной остановки на граничные значения температур перегрева шин и/или тормозных устройств. Далее на основании сигналов о частотах вращения колес, об ускорениях от акселерометра, о температуре окружающей среды и настроечных параметров с помощью микроконтроллера с программным обеспечением формируют на выходе блока обработки информации управляющие сигналы, передаваемые на устройство вывода графической информации и/или на индикаторы опасных состояний для передачи водителю информации о температурном режиме шин и тормозных устройств автомобиля, а также о приближении или превышении к граничным значениям температур критического перегрева или к граничным скоростям критического перегрева, в этом случае дополнительно активируют, по крайней мере, одно средство индикации опасных состояний для привлечения внимания водителя.In the information processing unit, the values of the physical variables are determined and compared with the boundary values characterizing the critical condition of the vehicle. Namely, in the real-time information processing unit, estimates of the temperature of the superheat of the tires, wheel braking devices of the car and boundary speeds are determined, which are determined from the condition for the braking movement to stop completely at any time and exit at the limit temperature of the tire overheat at / or brake devices. Further, on the basis of signals about the frequencies of rotation of the wheels, about accelerations from the accelerometer, about the ambient temperature and tuning parameters, control signals are transmitted to the output of the information processing unit using the microcontroller with software, which are transmitted to the output device of graphic information and / or to dangerous state indicators for transmitting information to the driver about the temperature conditions of tires and braking devices of the car, as well as about approaching or exceeding critical temperature limits overheating or overheating critical velocity boundary, in this case further activated by at least one means indicating dangerous states to attract the driver's attention.
В качестве математической модели процесса нагрева шин и тормозов используется система уравнений, построенная на основе первого закона термодинамики в дифференциальной форме:As a mathematical model of the process of heating tires and brakes, a system of equations is used, built on the basis of the first law of thermodynamics in differential form:
где СTi и С0i - константы теплоемкости и теплообмена i-й шины; Ti и Tос - температуры i-й шины и окружающей среды; W1i, W2i и W3i - тепловые мощности, выделяемые на i-й шине в результате действия сил трения качения, скольжения и функционирования тормозов;
Тепловые мощности W1i, W2i и W3i определяются в форме:Thermal power W 1i , W 2i and W 3i are determined in the form:
где FNi - нормальная составляющая динамической нагрузки на i-e колесо; kтрi(Pi) - коэффициент трения качения i-й шины с внутренним давлением Pi; kSi(Si) - коэффициент трения скольжения i-й шины при величине скольжения Si; Vi; и ΔVSi - линейные скорости вращения и продольного скольжения i-го колеса.where F Ni is the normal component of the dynamic load on the ie wheel; k TRI (P i ) - coefficient of rolling friction of the i-th tire with internal pressure P i ; k Si (S i ) is the sliding friction coefficient of the i-th tire with the sliding value S i ; V i ; and ΔV Si are the linear speeds of rotation and longitudinal sliding of the i-th wheel.
Нормальная составляющая динамической нагрузки на i-ое колесо (FNi) определяется как функция (fi), зависящая от массы (mi), приходящейся на колесо; от угла тангажа (αT), равного углу между вектором скорости центра масс и горизонтом; от угла крена дороги (βK); от высоты центра масс автомобиля (hm), от динамического радиуса колес (Rd); от тягово-тормозного ускорения автомобиля (adT); от поперечного ускорения автомобиля (аq); от скорости центра масс автомобиля (Vm) и от приведенного к i-му колесу коэффициента аэродинамического сопротивления антикрыльев по вертикальной оси (kzi):The normal component of the dynamic load on the i-th wheel (F Ni ) is defined as a function (f i ) depending on the mass (m i ) per wheel; from pitch angle (α T ) equal to the angle between the velocity vector of the center of mass and the horizon; from the roll angle of the road (β K ); from the height of the center of mass of the vehicle (h m ), from the dynamic radius of the wheels (R d ); from traction and brake acceleration of the car (a dT ); from lateral acceleration of the car (a q ); from the speed of the center of mass of the car (V m ) and from the aerodynamic drag coefficient of the wing along the vertical axis (k zi ):
FNi=fi(mi,αT,βK,hm,Rd,a dT,a q,Vm,kzi).F Ni = f i (m i , α T , β K , h m , R d , a dT , a q , V m , k zi ).
При допущениях о малости углов крена (βK) и тангажа (αT), распределении массы автомобиля между передней и задней осью, близкой к 50/50, близости высоты центра масс автомобиля (hm) к динамическому радиусу колес (Rd) нормальные составляющие динамических нагрузок на колеса определяются с учетом тягово-тормозных (a dT) продольных и поперечных (а q) ускорений, дополнительных вертикальных ускорений (Δa z) и прижимной аэродинамической силы антикрыльев:Under the assumptions about the small roll angles (β K ) and pitch (α T ), the distribution of vehicle mass between the front and rear axles close to 50/50, the proximity of the height of the center of mass of the vehicle (h m ) to the dynamic radius of the wheels (R d ), normal components of dynamic wheel loads are determined taking into account traction and braking ( a dT ) longitudinal and transverse ( a q ) accelerations, additional vertical accelerations (Δ a z ) and aerodynamic downforce of the wing:
где m1, m2, m3, m4 - массы, приходящиеся на колеса; g - ускорение свободного падения; а z - дополнительная составляющая вертикального ускорения;
Массы, приходящиеся на колеса, определяются с учетом расположения и масс пассажиров и груза в автомобиле:The masses per wheel are determined taking into account the location and masses of passengers and cargo in the car:
где F - вектор размерностью 6, что соответствует числу сидячих мест в легковом автомобиле в последовательности, в которой они пронумерованы на фиг.1, плюс одно место для груза в багажнике. F=(f1 f2 f3 f4 f5 f6)7 определяется следующим образом: если fi=0, где 1≤i≤6, то соответствующее место вакантно, если fi=1, где 1≤i≤6, то соответствующее место занято водителем или пассажиром (грузом для i=6);where F is a vector of
m10, m20, m30, m40 - массы, приходящиеся на колеса, в снаряженном состоянии автомобиля (без водителя, пассажиров и багажа); Δmi - масса человека, сидящего на i-м месте в автомобиле, либо при i=6 масса груза, который находится в багажнике автомобиля; хi и qi - координаты центра масс i-го пассажира или груза (фиг.1).m 10 , m 20 , m 30 , m 40 - masses per wheel in the curb condition of the car (without driver, passengers and baggage); Δm i is the mass of the person sitting on the i-th place in the car, or at i = 6 the mass of the cargo that is in the trunk of the car; x i and q i are the coordinates of the center of mass of the i-th passenger or cargo (figure 1).
Зависимость коэффициента трения качения kтрi(Pi) аппроксимируется кусочно-линейной функцией в ограниченном диапазоне скоростей:The dependence of the rolling friction coefficient k ti (Pi) is approximated by a piecewise linear function in a limited speed range:
Ai, Bi,
Так, для шин Continental ContiPremium Contact 2 225/55 R16 95 V зависимость (5) с учетом экспериментально определенных коэффициентов имеет следующий вид:So, for
Данная экспериментальная зависимость в графическом виде приведена на фиг.3.This experimental dependence in graphical form is shown in figure 3.
Зависимость коэффициента трения скольжения kSi(Si) аппроксимируется кусочно-линейной функцией:The dependence of the sliding friction coefficient k Si (S i ) is approximated by a piecewise linear function:
где
Величина тепловой мощности WTi, выделяемой в тормозном устройстве, равна:The value of the thermal power W Ti released in the brake device is equal to:
где
Температуры перегрева во внутренней полости i-й шины определяются в реальном времени в результате решения системы конечно-разностных уравнений:Overheating temperatures in the internal cavity of the i-th bus are determined in real time as a result of solving a system of finite-difference equations:
где - температуры перегрева шин и тормозов соответственно.Where - temperatures of overheating of tires and brakes, respectively.
Векторы V=(V1, V2, V3, V4)T, ΔVS=(ΔVS1, ΔVS2, ΔVS3, ΔVS4)T, а=(a dT, a q, am)T, Р=(Р1, Р2, Р3, Р4)T определяются как результат решения некорректной задачи однозначного преобразования вектора ω=(ω1, ω2, ω3, ω4)T измеряемых угловых скоростей вращения колес. Тормозное управляющее воздействие U3 вычисляется в реальном времени с помощью алгоритма идентификации органов управления автомобиля на основании данных о частотах вращения колес и данных об ускорениях вдоль продольной, поперечной и вертикальной осей автомобиля (свидетельство об официальной регистрации программы для ЭВМ №2007610819. Идентификация состояния органов управления автомобиля / Бузников С.Е., Елкин Д.С. // Роспатент, 2007).Vectors V = (V 1 , V 2 , V 3 , V 4 ) T , ΔV S = (ΔV S1 , ΔV S2 , ΔV S3 , ΔV S4 ) T , а = ( a dT , a q , a m ) T , P = (P 1 , P 2 , P 3 , P 4 ) T are determined as the result of solving the incorrect problem of the unique transformation of the vector ω = (ω 1 , ω 2 , ω 3 , ω 4 ) T of the measured angular speeds of rotation of the wheels. The brake control action U 3 is calculated in real time using an algorithm for identifying vehicle controls based on data on wheel speeds and data on accelerations along the longitudinal, transverse and vertical axes of the vehicle (certificate of official registration of computer program No. 2007710819. Identification of the status of controls Automobile / Buznikov S.E., Elkin D.S. // Rospatent, 2007).
Входными данными при использовании уравнения (8) для определения оценок температур перегрева автомобильных тормозов являются управляющее тормозное воздействие U3(k), оценки которого рассматриваемая интеллектуальная система активной безопасности формирует даже при одном рабочем датчике частоты вращения колеса с помощью алгоритма идентификации, и линейные скорости вращения колес.The input data when using equation (8) to determine the estimates of the overheating temperatures of automobile brakes are the control brake action U 3 (k), the estimates of which the intelligent active safety system under consideration generates even with one working wheel speed sensor using an identification algorithm, and linear rotation speeds wheels.
Система уравнений линейных скоростей вращения колес Vi=Ri·ωm+ΔVSi; (1≤i≤4) автомобиля на вираже с учетом продольных скоростей скольжения колес ΔVSi приводится к следующему виду:The system of equations of linear wheel speeds V i = R i · ω m + ΔV Si ; (1≤i≤4) of a car in a bend taking into account the longitudinal sliding speeds of the wheels ΔV Si is reduced to the following form:
Δωm - дополнительная угловая скорость вращения центра масс автомобиля при заносе задних колес или сносе передних колес.Δω m - additional angular velocity of rotation of the center of mass of the car when skidding the rear wheels or demolishing the front wheels.
На фиг.4 приняты следующие обозначения: b - колесная база автомобиля; ψ1 и ψ2 - углы поворота соответственно 1-го и 2-го управляемых колес; ψR - угол рысканья; ψC - угол поворота управляемых колес; a 1 и а 2 - размеры колеи передних и задних колес; Vi - линейная скорость вращения i-го колеса; Ri - радиусы поворота соответствующих колес; Rm и Vm - соответственно радиус поворота и линейная скорость движения центра масс автомобиля; b* - расстояние от центра масс до задней оси автомобиля; ωm - угловая скорость вращения центра масс автомобиля.In figure 4, the following notation: b - wheelbase of the car; ψ 1 and ψ 2 - rotation angles of the 1st and 2nd steered wheels, respectively; ψ R is the yaw angle; ψ C is the angle of rotation of the steered wheels; a 1 and a 2 - the gauge of the front and rear wheels; V i - linear speed of rotation of the i-th wheel; R i are the turning radii of the respective wheels; R m and V m - respectively, the turning radius and linear velocity of the center of mass of the vehicle; b * is the distance from the center of mass to the rear axle of the vehicle; ω m - the angular velocity of rotation of the center of mass of the car.
Оценки
При допущениях о малости |ψC|, a1≈a, a2≈a и Δωm=0 система (9) приводится к виду:Under the assumptions about the smallness of | ψ C |, a 1 ≈a, a 2 ≈a and Δω m = 0, system (9) is reduced to
Решение некорректной задачи определения оценок
Адекватная оценка
Оценки скольжений ненаблюдаемых колес
Идентификация
Тягово-тормозная сила F уравновешивается силой трения скольжения FSi=FNi·kSi, где FNi - нормальная составляющая динамической нагрузки на i-е колесо,Traction and braking force F is balanced by the sliding friction force F Si = F Ni · k Si , where F Ni is the normal component of the dynamic load on the ith wheel,
Fi=[0.5·MSi·m0·a d-k3i·U3], гдеF i = [0.5 · M Si · m 0 · a d -k 3i · U 3 ], where
MSi - коэффициент, учитывающий распределение крутящего момента на i-е колесо.M Si - coefficient taking into account the distribution of torque on the i-th wheel.
Модуль
Идентификация скольжения Si ненаблюдаемого i-го колеса осуществляется на основании (6) с использованием доопределяющего условия существования однозначного решения обратной задачи на интервале скольжений
Оценки скольжений
и γ1 и γ2 - экспериментальные коэффициенты.and γ 1 and γ 2 are experimental coefficients.
Решение обратной задачи идентификации Si предполагает наличие достоверных оценок
Информационное резервирование датчиков частот вращения колес в предлагаемой системе осуществляется путем достраивания оценок линейной скорости вращения Vr и скорости продольного скольжения ΔVSr r-го ненаблюдаемого колеса, то есть того колеса, у которого отказал датчик частоты вращения.Information backup of wheel speed sensors in the proposed system is carried out by completing estimates of the linear rotation speed V r and the longitudinal sliding speed ΔV Sr of the rth unobservable wheel, that is, the wheel for which the speed sensor failed.
Полная матрица состояний датчиков частот вращения колес приведена в таблице 1. Символом «1» в таблице обозначено исправное состояние соответствующего датчика, символом «0» - неисправное состояние, Сi, 1≤i≤4 - бинарный признак состояния датчика частоты вращения соответствующего колеса.The full matrix of states of the wheel speed sensors is shown in Table 1. The symbol “1” in the table indicates the serviceable state of the corresponding sensor, the symbol “0” indicates the faulty state, C i , 1≤i≤4 is a binary sign of the state of the wheel speed sensor of the corresponding wheel.
Состояние №1 из таблицы 1 соответствует набору исправных датчиков частот вращения колес.State No. 1 from table 1 corresponds to a set of serviceable wheel speed sensors.
Оценки скоростей продольных скольжений колес, продольной скорости центра масс, угла поворота управляемых колес, продольного и поперечного ускорений центра масс получают путем обработки данных о частотах вращения колес.Estimates of the longitudinal sliding speeds of the wheels, the longitudinal velocity of the center of mass, the angle of rotation of the steered wheels, the longitudinal and transverse accelerations of the center of mass are obtained by processing data on the frequency of rotation of the wheels.
Группа состояний №2; 3; 5; 9 из таблицы 1 с одним неисправным датчиком частоты вращения колеса.State Group No. 2; 3; 5; 9 from table 1 with one faulty wheel speed sensor.
В этом случае на основании данных о частотах вращения трех колес, у которых исправны датчики частот вращения, достраиваются оценки скорости движения центра масс
Группа состояний при двух исправных датчиках на разных (левом и правом) бортах №4; 7; 10; 13 из таблицы 1.A group of conditions with two serviceable sensors on different (left and right) sides No. 4; 7; 10; 13 from table 1.
Оценки скорости центра масс
Группа состояний с двумя датчиками по одному борту №6; 11 и с одним исправным датчиком №8; 12; 14; 15 из таблицы 1.A group of states with two sensors on one board No. 6; 11 and with one operational sensor No. 8; 12; fourteen; 15 from table 1.
Для определения угла ψС отсутствуют необходимые данные о линейных скоростях вращения колес разных бортов. Оценка
Группа состояний с четырьмя неисправными датчиками частот вращения колес относится к числу неработоспособных.The group of conditions with four faulty wheel speed sensors is one of the inoperative ones.
Определение углов тангажа, крена и дополнительной вертикальной составляющей ускорения.Determination of pitch, roll and additional vertical component of acceleration.
Оси акселерометра X, Y и Z устанавливаются таким образом, чтобы ось Х совпадала с продольной ось автомобиля, Y - с поперечной, а Z - с вертикальной.The axes of the accelerometer X, Y and Z are set so that the X axis coincides with the longitudinal axis of the vehicle, Y with the transverse, and Z with the vertical.
Оценки углов тангажа αT и крена βK определяются из решения системы уравнений ускорений по осям X, Y и Z:Estimates of pitch angles α T and roll β K are determined from solving the system of equations of accelerations along the X, Y, and Z axes:
a m и а q - продольное и поперечное ускорения центра масс; ψR=(m1+m2)m0 -1ψC - угол рысканья; ψC - угол поворота управляемых колес; ξx, ξy и ξz - шумы измерений акселерометра по осям X, Y и Z, включающие собственные шумы, виброускорения по осям, а также погрешности, вызванные дополнительными углами крена и атаки автомобиля относительно дороги. a m and a q are the longitudinal and transverse accelerations of the center of mass; ψ R = (m 1 + m 2 ) m 0 -1 ψ C is the yaw angle; ψ C is the angle of rotation of the steered wheels; ξ x , ξ y, and ξ z are the measurement noise of the accelerometer along the X, Y, and Z axes, including their own noise, vibration acceleration along the axes, as well as errors caused by additional roll angles and attack of the car relative to the road.
Для измеряемых а m и а q оценки углов αT, βK и дополнительной составляющей ускорения Δаz при малых а.,., В равны:For the measured a m and a q, the estimates of the angles α T , β K and the additional acceleration component Δа z for small a.,., B are equal to:
Допущение о медленном изменении во времени αT, βK и Δа z, а также высокочастотных шумах измерений ξx, ξy и ξz с нулевыми средними значениями позволяет фильтровать оценки αT, βK и Δа z с помощью дискретного низкочастотного фильтра первого порядка:The assumption that α T , β K and Δ a z slowly changes over time, as well as high-frequency noise measurements of ξ x , ξ y and ξ z with zero mean values, allows filtering the estimates of α T , β K and Δ a z using a discrete low-pass filter first order:
где Т - постоянная времени низкочастотного фильтра; ΔT - шаг интегрирования. В этом случае
Достраивание оценок температур в критических точках шины основано на свойстве, установленном на основании экспериментальных данных (Гуслицер Р.Л. Шина и автомобиль. - М.: ООО НТЦ «НИИШП», 2007. - 283 с.), заключающемся в том, что в установившемся тепловом режиме соотношение температур в различных точках многослойной конструкции шины сохраняется при различных скоростях движения. Зная экспериментальные коэффициенты этой пропорции для конкретной модели шины, можно достраивать оценки температур перегрева в критических точках шины, к которым, в частности, относится плечо шины, где сходятся три слоя (протектор, брекер и каркас) и при критическом перегреве в первую очередь начинается разрушение шины (расслаивание).The building of temperature estimates at critical points of the tire is based on the property established on the basis of experimental data (Guslitser RL Tire and car. - M.: Scientific and Technical Center "NIISHP", 2007. - 283 pp.), Which consists in steady-state thermal conditions, the ratio of temperatures at various points of the multilayer tire structure is maintained at different speeds. Knowing the experimental coefficients of this proportion for a particular tire model, it is possible to complete estimates of superheat temperatures at critical points of the tire, which, in particular, include the shoulder of the tire, where three layers converge (tread, breaker, and carcass), and in case of critical overheating, destruction begins tires (delamination).
Преимущества системыSystem benefits
Среди преимуществ предлагаемых способа и системы предотвращения аварийного перегрева шин и тормозов автомобиля можно выделить возможность достраивания адекватных оценок температур для всех четырех шин и всех четырех колесных тормозных устройств как в полной конфигурации датчиков частот вращения колес, так и в случае отказов одного или нескольких датчиков первичной информации (датчиков частот вращения колес и трехосевого акселерометра) вплоть до состояния с одним работающим датчиком частоты вращения колеса, реализацию системы в минимально возможной конфигурации датчиков первичной информации, низкий уровень энергопотребления, отсутствие ограничений на типы используемых шин, обработка данных в системе осуществляется с помощью программного обеспечения, что позволяет наращивать число выполняемых функций системы без внесения изменений в конфигурацию аппаратной части системы.Among the advantages of the proposed method and system for preventing accidental overheating of tires and car brakes, it is possible to single out the possibility of building adequate temperature estimates for all four tires and all four wheel braking devices both in the full configuration of the wheel speed sensors and in the event of failure of one or more primary information sensors (wheel speed sensors and a three-axis accelerometer) up to the state with one working wheel speed sensor, system implementation in min mally possible configuration of primary data sensors, low power consumption, the lack of restrictions on the types of used tires, in a data processing system using software that allows to increase the number of functions performed by the system without making any changes in the hardware configuration of the system.
Claims (4)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2012141078/11A RU2513439C1 (en) | 2012-09-26 | 2012-09-26 | Method of prevention of automotive tire and brakes emergent overheating and system to this end |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2012141078/11A RU2513439C1 (en) | 2012-09-26 | 2012-09-26 | Method of prevention of automotive tire and brakes emergent overheating and system to this end |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2012141078A RU2012141078A (en) | 2014-04-10 |
RU2513439C1 true RU2513439C1 (en) | 2014-04-20 |
Family
ID=50435635
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2012141078/11A RU2513439C1 (en) | 2012-09-26 | 2012-09-26 | Method of prevention of automotive tire and brakes emergent overheating and system to this end |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2513439C1 (en) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2682434C1 (en) * | 2015-04-17 | 2019-03-19 | Кнорр-Бремзе Зюстеме Фюр Нутцфарцойге Гмбх | Method and management device to prevent the heating of the vehicle brake mechanism |
Families Citing this family (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN114347927A (en) * | 2021-12-15 | 2022-04-15 | 湖北三环车桥有限公司 | Axle working state control method, device, equipment and storage medium |
Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2335805C1 (en) * | 2007-03-06 | 2008-10-10 | Сергей Евгеньевич Бузников | Method for prevention of car collisions with obstacles and system for its realisation |
RU2345905C1 (en) * | 2007-07-30 | 2009-02-10 | Рязанский военный автомобильный институт имени генерала армии В.П. ДУБЫНИНА | Pneumatic tyre of transport vehicle with stabilised temperature |
RU2398680C2 (en) * | 2005-06-09 | 2010-09-10 | Жеджианг Джили Холдинг Груп Ко., Лтд. | Tire state control system |
-
2012
- 2012-09-26 RU RU2012141078/11A patent/RU2513439C1/en not_active IP Right Cessation
Patent Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2398680C2 (en) * | 2005-06-09 | 2010-09-10 | Жеджианг Джили Холдинг Груп Ко., Лтд. | Tire state control system |
RU2335805C1 (en) * | 2007-03-06 | 2008-10-10 | Сергей Евгеньевич Бузников | Method for prevention of car collisions with obstacles and system for its realisation |
RU2345905C1 (en) * | 2007-07-30 | 2009-02-10 | Рязанский военный автомобильный институт имени генерала армии В.П. ДУБЫНИНА | Pneumatic tyre of transport vehicle with stabilised temperature |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2682434C1 (en) * | 2015-04-17 | 2019-03-19 | Кнорр-Бремзе Зюстеме Фюр Нутцфарцойге Гмбх | Method and management device to prevent the heating of the vehicle brake mechanism |
US10654462B2 (en) | 2015-04-17 | 2020-05-19 | Knorr-Bremse Systeme Fuer Nutzfahrzeuge Gmbh | Method and control device for avoiding an overheating of a brake of a vehicle |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
RU2012141078A (en) | 2014-04-10 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
CN101612938B (en) | Judgment line calculation for vehicle safety system | |
CN104129377B (en) | Automobile active anticollision adaptive fuzzy control method | |
EP2955078B1 (en) | Tire classfication | |
CN105599751B (en) | Estimate the method for brake pads wear and the vehicle with the controller for implementing this method | |
RU2440259C2 (en) | Method of defining forecast lateral force redistribution factor for tip-over prevention vehicle tip-over signaling system | |
JP5993804B2 (en) | Tire contact state estimation method | |
US20090024269A1 (en) | Method for determining the centre of gravity for an automotive vehicle | |
KR100640175B1 (en) | Control system for preventing a rollover of vehicle and method therefor | |
CN102958738B (en) | For torque distribution control method and the corresponding vehicle of four-wheel driving type power actuated vehicle | |
EP3309024A1 (en) | Method and system for determining friction between the ground and a tire of a vehicle | |
US20140244186A1 (en) | Method for estimating the rolling resistance of a vehicle wheel | |
EP3727898A1 (en) | Determining a tire pressure status in a vehicle | |
Hu et al. | Tire-road friction coefficient estimation under constant vehicle speed control | |
CN104773175A (en) | Method for detecting side turnover of vehicle | |
Bouteldja et al. | Jackknifing warning for articulated vehicles based on a detection and prediction system | |
RU2513439C1 (en) | Method of prevention of automotive tire and brakes emergent overheating and system to this end | |
Han et al. | Experimental evaluation of tire tread wear detection using machine learning in real-road driving conditions | |
US20040133365A1 (en) | Method of determining forces and torques acting on a riding vehicle | |
RU2702878C1 (en) | Method for prevention of drift and slippage of car wheels | |
RU2702476C1 (en) | Vehicle overturn prevention method | |
RU2717121C2 (en) | Method for determination of angular speed of vehicle wheels drifting | |
EP3642058B1 (en) | Wheel monitoring in a vehicle | |
Ghandour et al. | Risk indicators prediction based on the estimation of tire/road forces and the maximum friction coefficient: Experimental validation | |
RU2811999C1 (en) | Method for preventing rollover of road train | |
Kar et al. | A normalised measure of relative roll instability for open-loop rollover warning |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20150927 |