基于tpms的車輛載重檢測(cè)方法及裝置、車輛實(shí)時(shí)載重監(jiān)控方法及系統(tǒng)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明設(shè)及交通運(yùn)輸和智能測(cè)控技術(shù)領(lǐng)域，尤其設(shè)及一種基于輪胎壓力監(jiān)測(cè)系統(tǒng) (TirePressureMonitoringSystem,簡(jiǎn)稱TPMS)的車輛載重檢測(cè)方法及裝置、車輛實(shí)時(shí)載 重監(jiān)控方法及系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002] 現(xiàn)在對(duì)于車輛的載重進(jìn)行檢測(cè)時(shí)，通常采用的方法時(shí)，將輪胎假設(shè)為空屯、圓柱體， 并將輪胎外徑與地面的接觸面視為矩形接觸面，根據(jù)作用力與反作用力原理得到輪胎內(nèi)部 壓強(qiáng)對(duì)矩形接觸面部分的壓力與地面對(duì)輪胎的支撐力相等（即Mg=PS)，通過(guò)僅檢測(cè)輪胎內(nèi) 部的氣體壓強(qiáng)來(lái)計(jì)算輪胎上的負(fù)荷。然而由于輪胎與地面的接觸壓強(qiáng)和輪胎里面的壓強(qiáng)不 是同一個(gè)對(duì)象，因此通過(guò)檢測(cè)方法得出的車輛的載重不夠精確。另外，現(xiàn)有監(jiān)控車輛載重的 方法，通常是利用無(wú)線傳感器網(wǎng)關(guān)和無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)將數(shù)據(jù)傳輸?shù)奖O(jiān)控中屯、，無(wú)線傳感器 網(wǎng)關(guān)設(shè)置在市區(qū)定點(diǎn)的垃圾中轉(zhuǎn)站上，運(yùn)樣只是在特定地方才能夠?qū)?shù)據(jù)傳送給監(jiān)控中 屯、，不能夠達(dá)到實(shí)時(shí)監(jiān)控的目的。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003] 本發(fā)明的主要目的在于提供一種基于TPMS的車輛載重檢測(cè)方法及裝置、車輛實(shí)時(shí) 載重監(jiān)控方法及系統(tǒng)，旨在更加精確地檢測(cè)車輛的總載重，并實(shí)現(xiàn)對(duì)車輛的實(shí)時(shí)監(jiān)控W及 方便地對(duì)車輛進(jìn)行調(diào)度。
[0004] 為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供一種基于TPMS的車輛載重檢測(cè)方法，包括如下步 驟：
[0005] 步驟S10:TPMS采集車輛在載重情況下各個(gè)輪胎內(nèi)的氣體壓強(qiáng)值Pi、P2、…、Pn和氣 體溫度值Τι、T2、…、Τη，并通過(guò)無(wú)線方式將所述氣體壓強(qiáng)值Pi、P2、…、Pn和氣體溫度值Τι、 Τ2、…、Τη傳輸給載重處理模塊，其中η為車輛的輪胎總數(shù)目；
[0006] 步驟S20:載重處理模塊接收所述氣體壓強(qiáng)值Pi、Ρ2、…、Pn和氣體溫度值Τι、Τ2、…、 Τη,并采用如下公式(1)計(jì)算出車輛每一個(gè)輪胎上的負(fù)荷，
[0007]
(1 )
[000引其中，Mi為第i個(gè)輪胎上的負(fù)荷，i為正整數(shù)且1含i含n，Ki為第i個(gè)輪胎在其載重指 數(shù)所對(duì)應(yīng)的載重下對(duì)應(yīng)的徑向靜剛度，g為重力加速度，η為圓周率，Poi為第i個(gè)輪胎空載時(shí) 輪胎內(nèi)的氣體壓強(qiáng)值，Toi為第i個(gè)輪胎空載時(shí)輪胎內(nèi)的氣體溫度，Τι為第i個(gè)輪胎在載重情 況下的氣體壓強(qiáng)值，Pi為第i個(gè)輪胎在載重情況下的氣體溫度值，1?1為第i個(gè)輪胎的外徑、ri 為第i個(gè)輪胎的內(nèi)徑、Wi為第i個(gè)輪胎的寬度；
[0009]步驟S30:所述載重處理模塊在計(jì)算出車輛各個(gè)輪胎上的負(fù)荷化、Μ2、···、Μη后，采用 如下公式(2)計(jì)算出車輛的總載重ΜΖ，
[0010] Μζ = αιΙΜι+α2Μ2+...αηΜη (2)
[0011 ] 其中，日1、日2、· · ·、α。分別為各個(gè)輪胎的權(quán)系數(shù)，且日1+日2+· · ·αη= 1。
[0012]特別地，所述步驟S20中，對(duì)于每個(gè)輪胎上的負(fù)荷Ml,具體通過(guò)如下過(guò)程得出：
[OOU]將輪胎視為空屯、圓柱體，輪胎的外徑為Ri，輪胎的內(nèi)徑為Π、輪胎的寬度的Wi，并將 輪胎內(nèi)的氣體視為理想氣體；
[0014]在載重情況下，輪胎的形狀發(fā)生形變，設(shè)輪胎與地面的接觸面積為一個(gè)長(zhǎng)為以、寬 為Wi的矩形，輪胎沿豎直方向上的變形量為XI，輪胎內(nèi)屯、與所述矩形長(zhǎng)方向兩個(gè)邊緣連線所 形成的角度為01，輪胎內(nèi)屯、到路面的高度為hi,則有：
[0015] hi = Ri-Xi (3)
[0016]
(斗）
[0017] 輪胎內(nèi)氣體的體積變化量為ΔVi，則 [001引AVi=ASiWi (5)
[0019] 其中ΔSi可由如下公式(6)計(jì)算得到，
[0020]
( 6 )
[0021] 將所述矩形的長(zhǎng)度k視為與角度權(quán)所對(duì)應(yīng)的弧長(zhǎng)相等，則有：
[0022] k = RiPi (7)
[0023]由W上公式(3)、（4)、（5)、（6)、（7)可得
[0024]
( 8 )
[0025]在上述公式(8)中，略去XI的四次方項(xiàng)，可得
[0026]
( 9)
[0027]又根據(jù)理想氣體狀態(tài)方程，可得
[002引
（10)
[0029]輪胎內(nèi)氣體的體積變化量為ΔVi可表示為
[0030] AVi = -(Vi-V〇i) (11)
[0031]將充滿氣體后的輪胎視為一個(gè)剛度很大的彈黃，將輪胎在不同載重下的徑向靜剛 度視為一定值，并用輪胎在其載重指數(shù)所對(duì)應(yīng)的載重下的徑向靜剛度Κι表示，則根據(jù)胡克 定律，可得
[0032] KiXi=Mig (12)
[0033]由W上公式(9)、（10)、（11)、（12)可得所述公式（1)
[0034] (1)
[0035]本發(fā)明還提供一種基于TPMS的車輛載重檢測(cè)裝置，包括TPMS和載重處理模塊，其 中：
[0036] 所述TPMS用于采集車輛在載重情況下各個(gè)輪胎內(nèi)的氣體壓強(qiáng)值?1^2、-，、？。和氣 體溫度值Τι、T2、…、Τη，并通過(guò)無(wú)線方式將所述氣體壓強(qiáng)值Pi、P2、…、Pn和氣體溫度值Τι、 Τ2、…、Τη傳輸給載重處理模塊，其中η為車輛的輪胎總數(shù)目；
[0037] 所述載重處理模塊用于接收所述氣體壓強(qiáng)值Pl、P2、…、Pn和氣體溫度值Tl、T2、…、 Τη,并采用如下公式(1)計(jì)算出車輛每一個(gè)輪胎上的負(fù)荷，
[003引
（1 )
[0039] 其中，Ml為第i個(gè)輪胎上的負(fù)荷，i為正整數(shù)且1含i含η，Κι為第i個(gè)輪胎在其載重指 數(shù)所對(duì)應(yīng)的載重下對(duì)應(yīng)的徑向靜剛度，g為重力加速度，η為圓周率，Poi為第i個(gè)輪胎空載時(shí) 輪胎內(nèi)的氣體壓強(qiáng)值，Toi為第i個(gè)輪胎空載時(shí)輪胎內(nèi)的氣體溫度，Τι為第i個(gè)輪胎在載重情 況下的氣體壓強(qiáng)值，Pi為第i個(gè)輪胎在載重情況下的氣體溫度值，Ri為第i個(gè)輪胎的外徑、ri 為第i個(gè)輪胎的內(nèi)徑、Wi為第i個(gè)輪胎的寬度；
[0040] 所述載重處理模塊還用于在計(jì)算出車輛各個(gè)輪胎上的負(fù)荷化、Μ2、···、Μη后，采用如 下公式(2)計(jì)算出車輛的總載重Μζ，
[0041] Μζ=αι化+α2Μ2+...αηΜη(2)
[0042] 其中，日1、日2、一、日。分別為各個(gè)輪胎的權(quán)系數(shù)，且日1+日2+ -日。=1。
[0043] 特別地，所述載重處理模塊具體通過(guò)如下過(guò)程計(jì)算每個(gè)輪胎上的負(fù)荷Ml:
[0044] 將輪胎視為空屯、圓柱體，輪胎的外徑為Ri，輪胎的內(nèi)徑為ri、輪胎的寬度的Wi，并將 輪胎內(nèi)的氣體視為理想氣體；
[0045] 在載重情況下，輪胎的形狀發(fā)生形變，設(shè)輪胎與地面的接觸面積為一個(gè)長(zhǎng)為以、寬 為Wi的矩形，輪胎沿豎直方向上的變形量為XI，輪胎內(nèi)屯、與所述矩形長(zhǎng)方向兩個(gè)邊緣連線所 形成的角度為Pi，輪胎內(nèi)屯、到路面的高度為hi，則有：
[0046] hi=Ri-Xi(3)
[0047]
(4)
[0048] 輪胎內(nèi)氣體的體積變化量為ΔVi，貝。
[0049] AVi=ΔSiWi(5)
[0050] 其中ΔSi可由如下公式(6)計(jì)算得到，
[0051]
( 6 )
[0052] 將所述矩形的長(zhǎng)度k視為與角度βι所對(duì)應(yīng)的弧長(zhǎng)相等，則有：
[0化3]k=RiPi(7)
[0054] 由W上公式(3)、（4)、（5)、（6)、（7)可得
[0055]
(8)
[0056] 在上述公式(8)中，略去XI的四次方項(xiàng)，可得
[0057]
(9)
[005引又根據(jù)理想氣體狀態(tài)方程，可得
[0059]
(10)
[0060] 輪胎內(nèi)氣體的體積變化量為ΔVi可表示為 幽]AVi=-(V廣Voi) (11)
[0062] 將充滿氣體后的輪胎視為一個(gè)剛度很大的彈黃，將輪胎在不同載重下的徑向靜剛 度視為一定值，并用輪胎在其載重指數(shù)所對(duì)應(yīng)的載重下的徑向靜剛度Κι表示，則根據(jù)胡克 定律，可得
[0063] KiXi=Mig(12)
[0064] 由W上公式(9)、（10)、（11)、（12)可得所述公式（1)
[0065]
(1)
[0066] 特別地，所述載重處理模塊位于所述車輛的電子控制單元化lectronicCon化〇1 化it,簡(jiǎn)稱ECU,中文又稱為行車電腦）中或者位于遠(yuǎn)程監(jiān)控中屯、中。
[0067] 本發(fā)明還提供一種車輛實(shí)時(shí)載重監(jiān)控方法，包括如下步驟：
[0068] 采用前述的車輛載重檢測(cè)方法檢測(cè)出車輛的當(dāng)前總載重，
[0069] 遠(yuǎn)程監(jiān)控中屯、獲取車輛的當(dāng)前總載重，進(jìn)行分析綜合后得出相應(yīng)操作命令，并通 過(guò)無(wú)線數(shù)據(jù)傳輸方式將所述操作命令發(fā)送給所述車輛的ECU。
[0070] 特別地，所述載重處理模塊位于所述遠(yuǎn)程監(jiān)控中屯、中，所述TPMS采集的氣體壓強(qiáng) 值口1、？2、-，、？。和氣體溫度值。、了2、-，、1'。先通過(guò)無(wú)線短距離通信方式傳輸給車輛的6〇]，再 由車輛的ECU通過(guò)無(wú)線數(shù)據(jù)傳輸方式發(fā)送給所述遠(yuǎn)程監(jiān)控中屯、的載重處理模塊。
[OOW特別地，所述車輛的ECU還將氣體壓強(qiáng)值Pi、P2、…、Pn和氣體溫度值Τι、Τ2、…、Τη發(fā) 送給車輛的顯示屏進(jìn)行顯示。
[0072] 本發(fā)明還提供一種車輛實(shí)時(shí)載重監(jiān)控系統(tǒng)，包括車輛和遠(yuǎn)程監(jiān)控中屯、，所述車輛 包括TPMS和ECU,其中：
[0073] 所述TPMS用于采集車輛在載重情況下各個(gè)輪胎內(nèi)的氣體壓強(qiáng)值 體溫度值Τι、T2、…、Τη，并通過(guò)無(wú)線短距離通信方式將所述氣體壓強(qiáng)值Pi、P2、…、Pn和氣體溫 度值Τι、T2、…、Τη傳輸給所述ECU，其中η為車輛的輪胎總數(shù)目；
[0074]所述ECU用于將接收到的所述氣體壓強(qiáng)值Pi、Ρ2、…、Ρη和氣體溫度值Τι、Τ2、…、Τη通 過(guò)無(wú)線數(shù)據(jù)傳輸方式發(fā)送給所述遠(yuǎn)程監(jiān)控中屯、；
[0075] 所述遠(yuǎn)程監(jiān)控中屯、包括接收模塊、載重處理模塊、分析模塊和發(fā)送模塊，其中：
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