CN118275130A

CN118275130A - 加载状态车轮滚动半径补偿计算方法

Info

Publication number: CN118275130A
Application number: CN202410360672.7A
Authority: CN
Inventors: 赵山石; 宗培亮; 高鑫; 郭君; 李家保
Original assignee: Ruolun Automobile Technology Wuhan Co ltd
Current assignee: Ruolun Automobile Technology Wuhan Co ltd
Priority date: 2024-03-27
Filing date: 2024-03-27
Publication date: 2024-07-02

Abstract

本发明提供了一种加载状态车轮滚动半径补偿计算方法。该计算方法基于轮速和车辆动力信号来进行计算，采用计算补偿值以及半径分析值来实现车辆的加载补偿。该计算方法具备识别加载状态监测以及进行因加载导致的滚动变化而进行补偿的能力，避免现有技术中因汽车加载导致的轮胎误报缺气情况的技术问题。

Description

加载状态车轮滚动半径补偿计算方法

技术领域

本发明涉及汽车轮胎气压监测技术领域，尤其涉及一种基于轮速和车辆动力信号的加载状态车轮滚动半径补偿计算方法。

背景技术

当前社会中，汽车是人们主要的交通工具之一。随着拥有量不断增长，汽车已经成为人们生活中不可或缺的组成部分。在评价一辆汽车时，车辆的安全性是一个至关重要的指标。近年来，各种主动安全配置不断涌现，基于ABS/ESC的主动安全技术备受汽车制造商和普通消费者关注。在与轮胎相关的领域中，爆胎一直是乘客生命安全的重大威胁。据统计，在高速行驶时，若车速超过160公里/小时，前轮爆胎导致的生存几率接近零。事故中爆胎所占比例高达60％，其中75％的爆胎是由胎压不足引起的。此外，轮胎欠压不仅会影响油耗和轮胎寿命，还会增加事故风险。因此，胎压监测系统是汽车安全配置中非常重要的组成部分。

间接式胎压监测系统是一种通过监测车轮旋转速度的变化来间接判断胎压是否低于标准气压值的技术。其原理基于以下几个关键点：

1)胎压与轮胎直径的关系：当轮胎胎压下降时，轮胎的直径也会相应减小。因此，如果一个轮胎的胎压低于标准值，其直径会比其他正常胎压的轮胎小，导致它在同一圈内旋转的速度会比其他轮胎更快。

2)胎压与轮胎震动频率的关系：当轮胎胎压下降时，轮胎振动频率减小。因此，如果一个轮胎的胎压低于标准值，其振动频率会比标准胎压状态下的频率小。

总的来说，间接式胎压监测系统利用了车辆本身的传感器和系统来间接判断胎压状态，虽然其精确度不及直接式监测系统，但在大多数情况下仍能提供有效的胎压监测功能。

汽车的重量加载和轮胎缺气都会对轮胎的滚动半径产生类似的影响，进而影响间接式胎压监测系统的准确性。当汽车受到重量加载时，车辆的负荷增加，轮胎承受的压力也随之增加。这种额外的压力会导致轮胎变形，使其滚动半径发生变化。与此类似，如果轮胎存在缺气情况，轮胎内部的气压不足会导致轮胎变软并失去原有的形状，同样会影响轮胎的滚动半径。

由于汽车的重量加载和轮胎缺气都会引起轮胎滚动半径的变化，因此在某些情况下，汽车加载可能会误报轮胎缺气的情况。当间接式胎压监测系统因为车辆重载检测到轮胎滚动半径的变化时，可能会误判为轮胎缺气，而实际上是由于车辆的重量增加所致。

为避免因汽车加载导致的轮胎误报缺气情况，间接式胎压监测系统应该具备识别加载状态监测以及进行因加载导致的滚动变化而进行补偿的能力。

公开号为WO2020192686A1的PCT专利提供了一种测量车辆轮胎压力的误差补偿方法与装置。该方法如下：1)估算汽车当前时刻所在路面的坡度，当坡度小于预设值时进入加载补偿模式；2)获取汽车车身在无负载加载时的俯仰角，设为标定值P1，获取汽车车身有负载加载时的俯仰角，设为实际值P2；3)若标定值与实际值之差大于设定阈值，则根据标定值与实际值之差(P1-P2)计算车轮半径的补偿值。但是，该方法存在依赖于车辆的加速度传感器的技术问题，但是在ABS车型中不存在加速度传感器，因此应用非常受限。

有鉴于此，有必要设计一种改进的基于轮速和车辆动力信号的加载状态车轮滚动半径补偿计算方法，以解决上述问题。

发明内容

本发明的目的在于提供一种基于轮速和车辆动力信号的加载状态车轮滚动半径补偿计算方法。

为实现上述发明目的，本发明提供了一种加载状态车轮滚动半径补偿计算方法，其基于轮速和车辆动力信号来进行计算，包括如下步骤：

S1，识别加载计算补偿值：

S11，第一阶段为标定过程，用一段时间的样本质量的平均值作为车辆的额定重量；

S12，第二阶段为识别过程，用后续的样式点监测计算车辆的当前车重并与所述额定重量作比较，计算补偿值Δm；

S2，采用二次反比例方程拟合加载和滚动半径关系；

S3，将计算出的补偿值Δm加到滚动半径分析值上，从而完成汽车在加载情况下对滚动半径的补偿。

作为本发明的进一步改进，步骤S11第一阶段标定过程的计算方式为：

其中，表示需要计算的车辆额定重量，和表示对应时间点的牵引力和加速度，N表示时间内的所有样本个数，T_cal表示标定时间。

作为本发明的进一步改进，F的计算分为两类：

第一类为两驱车的F值计算：

F＝∑_i＝1～2(t_i·r_i)，(i＝FL，FR(或)RL，RR)，其中，t_i表示汽车扭矩，r_i表示半径；

或者，第二类为四驱车的F值计算：

F＝∑_i＝1～4(t_i·r_i)，(i＝FL，FR，RL，RR)，其中，t_i表示汽车扭矩，r_i表示半径。

作为本发明的进一步改进，a的计算分为两类：

第一类为两驱车的加速度a值计算：对两个车轮轮速做微积分取其平均值，a＝(ω_t+1-ω_t)dt，ω表示车轮轮速；

或者，第二类为四驱车的加速度a值计算：对四个车轮轮速做微积分取其平均值，a＝(ω_t+1-ω_t)dt，ω表示车轮轮速。

作为本发明的进一步改进，步骤S12第二阶段识别过程的计算方式为：

其中，Δm表示需要计算的重量变化值，即，补偿值；和表示对应时间点的牵引力和加速度，N表示时间内的所有样本个数，表示车辆的额定质量。

作为本发明的进一步改进，步骤S2的计算公式为：

采用二次反比例方程拟合加载和滚动半径关系为：T＝K1/X²+K2/X，其中，T表示加载所导致的半径变化量，X表示加载质量。

作为本发明的进一步改进，步骤S3的计算过程为：

当质量发生变化时，用每个样本计算的质量和标定的质量作差值并滤波，对于滤波系数而言，不同情况下取不同的系数值；

窗口滑动滤波表示为：Δm_f＝filter(Δm)；

滤波逻辑公式为：

其中，k表示滤波系数；

对于k值的使用，在牵引力F和加速度a都偏小的情况下，即稳态下，k的值偏大；在牵引力F和加速度a都偏大的情况下，即动态下，k的值偏小。

作为本发明的进一步改进，步骤S3在计算中对部分样本禁用：对于牵引力F而言，F小于0的值舍弃，F过大的值也舍弃；对于加速度a而言，a小于0的值舍弃，a值过大的值也舍弃。

作为本发明的进一步改进，F过大的值为大于200N；a值过大的值的范围为大于0.7m/s²。

作为本发明的进一步改进，稳态下，k的值为0-2；动态下，k的值大于2。

本发明的有益效果是：

本发明提供的基于轮速和车辆动力信号的加载状态车轮滚动半径补偿计算方法，采用计算补偿值以及滚动半径分析值来实现车辆的加载补偿，具备识别加载状态监测以及进行因加载导致的滚动变化而进行补偿的能力，避免现有技术中因汽车加载导致的轮胎误报缺气情况的技术问题。

附图说明

图1为本发明提供的二次反比例方程拟合加载和滚动半径关系示意图。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面结合附图和具体实施例对本发明进行详细描述。

在此，还需要说明的是，为了避免因不必要的细节而模糊了本发明，在附图中仅仅示出了与本发明的方案密切相关的结构和/或处理步骤，而省略了与本发明关系不大的其他细节。

另外，还需要说明的是，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。

本发明提供了一种加载状态车轮滚动半径补偿计算方法，其基于轮速和车辆动力信号来进行计算，采用计算补偿值以及半径分析值来实现车辆的加载补偿；包括如下步骤：

S1，识别加载：

识别加载中一共可分为两个过程：

S11，第一阶段为标定过程，用一段时间的样本质量的平均值作为车辆的额定重量。通过牛顿第一定律F＝ma来计算出整车质量m。

其中，牵引力F的计算可分为两类：

第一类为两驱车的F值计算：

F＝∑_i＝1～2(t_i·r_i)，(i＝FL，FR(或)RL，RR)，其中，t_i表示汽车扭矩，r_i表示半径。

第二类为四驱车的F值计算：

其中，加速度a的计算也可分为两类：

第一类为两驱车的加速度a值计算：对两个车轮轮速做微积分取其平均值，a＝(ω_t+1-ω_t)dt，ω表示车轮轮速。

第二类为四驱车的加速度a值计算：对四个车轮轮速做微积分取其平均值，a＝(ω_t+1-ω_t)dt，ω表示车轮轮速。

S12，第二阶段为识别过程，用后续的样式点监测计算车辆的当前车重并与前者质量作比较，计算方式如下：

其中，Δm表示需要计算的重量变化值(补偿值)，和表示对应时间点的牵引力和加速度，N表示时间内的所有样本个数，表示车辆的额定质量。

S2，加载和滚动半径的关系：

请参阅图1所示，本发明采用二次反比例方程拟合加载和滚动半径关系为：

T＝K1/X²+K2/X， (公式3)

其中，T表示加载所导致的半径变化量，X表示加载质量。K1表示载荷二次方关系系数；K2表示载荷一次方关系系数。

随着重量增加，轮胎气压升高，滚动半径受到的影响会逐渐变小。把因加载导致的半径变化量补偿到半径分析值上，剩下的部分即为缺气所导致的半径下降量。

S3，加载补偿算法在工程上的应用：

在实际应用中，将计算出的补偿值Δm加到滚动半径分析值上，从而完成汽车在加载情况下对滚动半径的补偿。

实际情况中，对于m的计算中，要考虑到实际因素带来的影响，比如有轮胎滚动阻力f_r，空气阻力。

此算法运用在实际工程上，主要是补偿汽车在有加载情况所导致轮胎滚动半径发生变化的情况下，对滚动半径进行补偿从而防止误报。当质量发生变化时，用每个样本计算的质量和标定的质量作差值并滤波，对于滤波系数而言，不同情况下也取不同的系数值。

窗口滑动滤波可表示为：Δm_f＝filter(Δm)； (公式4)

滤波逻辑公式为：

其中，k表示滤波系数；

对于k值的使用，在牵引力F和加速度a都偏小的情况下(稳态)，k的值偏大；在牵引力F和加速度a都偏大的情况下(动态)，k的值偏小。

具体来讲，稳态下，k的值的范围为0～2；动态下，k的值范围为大于2。

同时在计算中也要对部分样本禁用：对于牵引力F而言，F小于0的值舍弃，F过大的值也可舍弃；对于加速度a而言，a小于0的值舍弃，a值过大的也可舍弃。此类情况通常出现在车辆刹车、换挡、起步等情况。

具体来讲，F过大的值的范围为大于200N；a值过大的值的范围为大于0.7m/s²。

实施例1

在一些具体实施方式中，基于轮速和车辆动力信号的加载状态车轮滚动半径补偿计算方法，基于四驱车，采用计算补偿值以及半径分析值来实现车辆的加载补偿。

S1，识别加载：

S11，第一阶段为标定过程，用一段时间的样本质量的平均值作为车辆的额定重量。基于公式1，计算出为1400kg。

S12，第二阶段为识别过程，用后续的样式点监测计算车辆的当前车重并与前者质量作比较，基于公式2，计算出Δm补偿值为400kg。

S2，加载和滚动半径的关系：采用二次反比例方程拟合加载和滚动半径关系。基于公式3，计算出加载和滚动半径的拟合关系，K1为160，K2为0.1。

S3，加载补偿算法在工程上的应用：在实际应用中，将计算出的补偿值Δm加到滚动半径分析值上，从而完成汽车在加载情况下对滚动半径的补偿。基于公式4和公式5，将上述算法进行具体应用，k为2。

综上所述，本发明提供了一种加载状态车轮滚动半径补偿计算方法，其基于轮速和车辆动力信号来进行计算，采用计算补偿值以及半径分析值来实现车辆的加载补偿。该计算方法具备识别加载状态监测以及进行因加载导致的滚动变化而进行补偿的能力，避免现有技术中因汽车加载导致的轮胎误报缺气情况的技术问题。

以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的精神和范围。

Claims

1.一种加载状态车轮滚动半径补偿计算方法，其特征在于：基于轮速和车辆动力信号来进行计算，包括如下步骤：

S1，识别加载，计算补偿值：

S12，第二阶段为识别过程，用后续的样式点监测计算车辆的当前车重并与所述额定重量作比较，计算重量变化值，标记为补偿值Δm；

S2，采用二次反比例方程来拟合加载和车轮滚动半径之间的关系；

S3，将计算出的补偿值Δm加到车轮滚动半径分析值上，从而完成汽车在加载状态下对车轮滚动半径的补偿。

2.根据权利要求1所述的加载状态车轮滚动半径补偿计算方法，其特征在于：步骤S11第一阶段标定过程的计算方式为：

3.根据权利要求2所述的加载状态车轮滚动半径补偿计算方法，其特征在于：牵引力F的计算分为两类：

第一类为两驱车的F值计算：

或者，第二类为四驱车的F值计算：

4.根据权利要求2所述的加载状态车轮滚动半径补偿计算方法，其特征在于：加速度a的计算分为两类：

5.根据权利要求1所述的加载状态车轮滚动半径补偿计算方法，其特征在于：步骤S12第二阶段识别过程中，补偿值的计算方式为：

6.根据权利要求1所述的加载状态车轮滚动半径补偿计算方法，其特征在于：步骤S2的计算公式为：

7.根据权利要求1所述的加载状态车轮滚动半径补偿计算方法，其特征在于：步骤S3补偿汽车在有加载情况所导致轮胎滚动半径发生变化的情况下，对滚动半径进行补偿从而防止误报；具体计算过程为：

窗口滑动滤波表示为：Δm_f＝filter(Δm)；

滤波逻辑公式为：

其中，k表示滤波系数；

8.根据权利要求7所述的加载状态车轮滚动半径补偿计算方法，其特征在于：步骤S3在计算中对部分样本禁用：对于牵引力F而言，F小于0的值舍弃，F过大的值也舍弃；对于加速度a而言，a小于0的值舍弃，a值过大的值也舍弃。

9.根据权利要求8所述的加载状态车轮滚动半径补偿计算方法，其特征在于：F过大的值的范围为大于200N；a值过大的值的范围为大于0.7m/s²。

10.根据权利要求7所述的加载状态车轮滚动半径补偿计算方法，其特征在于：稳态下，k的值为0～2；动态下，k的值大于2。