一种基于轮载式智能传感车轮制动性能监测方法技术

本发明专利技术公开了一种基于轮载式智能传感车轮制动性能监测方法，通过在机动车各个车轮的轮毂赤道平面上安装智能传感模块和在车身安装智能传感单元，传感信号经信号调理、数字化、姿态算法、制动算法计算获得车轮的主要制动性能参数，该方法所监测的车轮的主要制动性能参数包括：车轮滑移率、车轮路面附着系数、车轮制动力、车轮制动减速度等；该方法通过对上述参数进行多传感数据融合及分析，能够监测及主动评价机动车运动安全状况，有利于避免和减少交通事故的发生。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及机动车安全运行状态监测领域，尤其涉及监测机动车在形式过 程中的车轮制动性能实时状况的监测方法。
技术介绍
机动车运行安全状态监测技术是保证机动车安全行驶的主要手段，也是机 动车运行安全检测技术发展的必然趋势。采用机动车运行安全状态监控技术对 机动车运行安全状态和运行指标进行动态监测，及时发现和预防机动车故障， 发展监测、控制、管理和决策于一体的安全监控网络体系，对机动车安全运行具有重要意义；它是关系到国家和人民生命财产安全的一项重大的社会公益技 术工作，是保障机动车辆运行安全重要的技术支撑，是政府管理部门对机动车 安全运行的非常重要的技术保障；它不仅能提高机动车安全运行的技术保障能 力、减少交通事故，而且对促进机动车工业及交通运输事业的发展有重大意义。 机动车运行安全状态监测主要包括监测机动车(车身、车轮)运动姿态参 数、动载荷参数、制动性能参数。制动性能是评价机动车最重要的技术指标， 是汽车安全检测的基本项目之一。机动车在运行过程中，会产生制动、加速、 转向、直线行驶等工况，反映机动车运行安全状况或趋势的车轮制动性能参数 主要有车轮滑移率、车轮路面附着系数、车轮制动力、车轮制动减速度。通 过监测车轮的制动性能可以获得较直接、较真实、较丰富的机动车安全运行信 息。通过监测车轮的制动性能可以全面评价机动车制动性能车轮制动性能中的制动力和前后轴左右轮制动力差是能够衡量车轮制动器制动力和路面附着系数大小、车轮制动器制动力平衡状态的参数；车轮滑移率是能够衡量车轮防 抱死制动系统最佳制动状态的参数，车轮制动减速度是能够衡量车轮制动器制动力大小的参数，对预防机动车制动性能故障都有决定性的影响。目前，对车轮制动性能的监测主要是通过对车轮制动减速度单一指标的监 测，尚未能对车轮滑移率、车轮路面附着系数、车轮制动力等参数进行有效监 测，从而无法全面评价和预测机动车制动性能(包含机动车防抱死ABS制动性 能)；对机动车制动性能的检测评定主要依靠定期的安全检测，未能对机动车的制动性能进行实时监测；同时，对车轮制动减速度参数的监测只是直接采用轮速传感器来测量车轮转速，尚未对轮速传感器所测量参数进行评价。
技术实现思路
为解决上述中存在的问题与缺陷，本专利技术提供了一种基于轮载式智能传感 车轮制动性能监测方法。本专利技术是通过以下技术方案实现的本专利技术所涉及的，包括 通过智能传感模块感知车轮与车身的三维加速度；根据智能传感模块输出的三维加速度信号获得三维加速度值；利用车轮三维加速度中至少一种加速度的参数经姿态算法获得车轮垂向加速度和前进速度，及利用车身三维加速度中至少一种加速度参数经姿态算法获得车身纵向速度；根据车身纵向速度与车轮前进速度中至少一种参数经滑移率计算获得车 轮滑移率；将车轮垂向加速度参数经附着系数获得车轮路面附着系数； 通过车轮路面附着系统和车轮动载荷参数中至少一种参数并经车轮制动 力计算获得车轮制动力。所述方法还包括将车轮三维加速度信号进行模/数转换，再经温度补偿处理、插值解耦处理 得到车轮智能传感模块安装点的三维加速度值，并计算得出车轮转速；根据车轮转速参数计算得到车轮制动减速度。对车轮制动性能参数车轮滑移率、车轮路面附着系数、车轮制动力及车 轮制动减速度进行融合与分析，以判断智能传感模块的工作状态，并获得车轮 制动性能的变化趋势。所述车轮三维加速度包括切向加速度、侧向加速度和向心加速度；所述车 身三维加速度包括纵向加速度、侧向加速度和垂向加速度。所述智能传感模块设置在车轮轮毂赤道面的表面上。本专利技术提供的技术方案的有益效果是1、 通过应用MEMS无陀螺捷联式微惯性测量技术测量车轮制动性能，实 现了不同运行速度下对机动车车轮制动性能的实时监测；2、 车轮制动性能参数中的车轮的制动力和前后轴左右轮制动力差能够衡 量车轮制动器制动力和路面附着系数大小、车轮制动器制动力平衡状态，车轮 滑移率能够衡量车辆防抱死制动系统最佳制动状态，车轮制动减速度衡量车轮 制动器制动力大小，通过对车轮上述制动性能参数监测和分析实现对机动车制 动性能的全面评价；3、 通过分析预测程序将车轮制动性能数据与其历史数据分析比较，获得 车轮制动性能的趋势，增加对车轮制动性能的预测功能，形成一个完整的、相 对独立的测量平台，并能够提供统一数据接口模式供有关政府管理部门加以应 用。附图说明图l是本专利技术所述基于轮载式智能传感车轮制动性能监测方法的流程图； 图2是以车轮侧视图示意本专利技术所涉及轮载式智能传感车轮制动性能测量 模块安装示意图3是以车轮俯视图示意本专利技术所涉及轮载式智能传感车轮制动性能测量 模块安装示意图；图4是以车轮正视图示意本专利技术所涉及轮载式智能传感车轮制动性能测量 模块安装示意图5是本专利技术所涉及轮载式智能传感车轮制动性能监测系统整体布置图； 图6是本专利技术基于轮载式智能传感车轮制动性能监测系统硬件结构示意图7分别示出利用图1的智能传感模块监测的一个轮胎其中一个规定点的向心、切向和侧向加速度的曲线。具体实施例方式为使本专利技术的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本专利技术实施方式作进一步地详细描述本实施例提供了。参见图l，该方法包括以下步骤步骤IOI由智能传感单元感知感知车轮与车身的三维加速度。 车轮三维加速度包括切向加速度、侧向加速度和向心加速度；车身三维 加速度包括纵向加速度、侧向加速度和垂直加速度。步骤102将车轮与车身三维加速度信号进行滤波、数字化转换与温度补车轮智能传感单元输出的切向加速度、侧向加速度和向心加速度及轮胎内 温度四路中的模拟信号进行调理、模/数转换成数字信号，再经温度补偿处理、 插值解耦处理得到车轮轮毂表面车轮智能传感单元安装点更精确的三维加速 度参数(步骤103)。步骤104根据三维加速度参数经姿态算法或制动算法计算获得车轮与车身的相关加速度。获得的相关加速度包括车轮垂向加速度、车轮前进速度、车身纵向速度、 车轮滑移率、车轮路面附着系数、车轮制动力及车轮制动减速度，所述车轮垂向加速度与车轮前进速度根据切向加速度、侧向加速度和向心加速度中的至少 一种参数经姿态算法获得；所述车身纵向速度根据纵向加速度、侧向加速度、和垂直加速度中的至少一种参数并经姿态算法获得；所述车轮滑移率根据车身 纵向速度和车轮前进速度参数中的至少一种参数经滑移率计算获得；车轮路面 附着系数根据所述车轮垂向加速参数并经附着系数计算获得；利用附着系数参 数和车轮动载荷参数中的至少一种参数经车轮制动力计算获得车轮制动力。 步骤105制动性能参数。步骤106将制动性能数据融合与分析获得车轮制动性能的变化趋势。 制动性能数据包括车轮滑移率、车轮路面附着系数、车轮制动力及车轮制 动减速度等。步骤107对获得车轮制动性能的变化趋势进行分析预测。 步骤108根据各个车轮和车身制动性能参数的融合对智能传感单元的工 作状况进行判断。参见图2、图3、图4:车轮制动性能智能传感模块安装于车轮轮毂赤道面 的表面上，车轮智能传感模块的安装要求加速度传感器的三个敏感轴X轴、 Y轴、Z轴分别指向轮毂切线方向、轮毂的侧向、轮毂的轴心的方向；坐标系 Oxyz是正交的右手坐标系。参见图5:为本专利技术所述 所采用的系统整体布局图，包括车轮l、车轮智能传感模块2、车内中央控制模本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于轮载式智能传感车轮制动性能监测方法，其特征在于，该方法包括：　通过智能传感模块感知车轮与车身的三维加速度；　根据智能传感模块输出的三维加速度信号获得三维加速度值；　利用车轮三维加速度中至少一种加速度的参数经姿态算法获得车轮垂向加速度和前进速度，及利用车身三维加速度中至少一种加速度参数经姿态算法获得车身纵向速度；　根据车身纵向速度与车轮前进速度中至少一种参数经滑移率计算获得车轮滑移率；　将车轮垂向加速度参数经附着系数获得车轮路面附着系数；通过车轮路面附着系统和车轮动载荷参数中至少一种参数并经车轮制动力计算获得车轮制动力。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：刘桂雄，潘梦鹞，黄国健，林创鲁，
申请(专利权)人：华南理工大学，
类型：发明
国别省市：81[中国|广州]