一種車輛輪胎磨損檢測設備和方法及車輛控制系統與流程

2023-04-25 03:18:42

本發明涉及車輛輪胎磨損檢測技術領域，特別涉及一種車輛輪胎磨損檢測設備和方法及車輛控制系統。

背景技術：

目前常用的檢測車輛輪胎磨損情況的方法是在輪胎內部安裝電阻絲或電器元件，在磨損輪胎的同時會對電阻絲或電器元件也有磨損，因而可以通過電阻絲或電器元件的電阻值的變化情況來得到輪胎的磨損情況。

然而，現有技術中的這種方式存在以下缺點：1、安裝在輪胎內部的電阻絲或電器元件會造成輪胎周邊載荷不均，從而使得動平衡效果變差；2、如果安裝在輪胎內部的電阻絲或電器元件損壞，無法進行維修，而只能整體更換輪胎，這也造成了很多不必要的浪費；3、電阻絲或電器元件內嵌於輪胎，由於輪胎的橡膠材質的特殊性，會造成輪胎的內嵌電阻絲或電器元件的部位的強度變差，這會嚴重影響輪胎的使用壽命，極端工況下還可能出現爆胎，這嚴重影響了駕駛的安全性；4、信號傳輸極難實現，而無線傳輸的可靠性差、成本高，且易受外部幹擾。

技術實現要素：

有鑑於此，本發明旨在提出一種車輛輪胎磨損檢測設備，以在不改變輪胎結構的情況下自動計算車輛輪胎的磨損情況。

為達到上述目的，本發明的技術方案是這樣實現的：

一種車輛輪胎磨損檢測設備，所述車輛輪胎磨損檢測設備包括：第一距離檢測裝置，用於測量所述車輛的輪胎與輪罩的距離；第二距離檢測裝置， 用於測量所述車輛的懸架與車身的距離；處理裝置，根據在車輛負載下所測量的輪胎與輪罩的距離和所測量的懸架與車身的距離得到懸架與輪胎的實際距離，並根據所述懸架與輪胎的實際距離和在車輛整備質量下的懸架與輪胎的初始距離計算得到輪胎磨損量。

進一步的，所述懸架與輪胎的實際距離為在車輛負載下所測量的輪胎與輪罩的距離與所測量的懸架與車身的距離的差值。

進一步的，所述輪胎磨損量通過以下公式計算得到：D＝(G1-H1)-(G2-H2)；其中，D為輪胎磨損量，G1為所述第一距離檢測裝置(101)在車輛負載下所測量的輪胎與輪罩的距離，G2為在車輛整備質量下的輪胎與輪罩的距離，H1為所述第二距離檢測裝置(102)在車輛負載下所測量的懸架與車身的距離，H2為在車輛整備質量下的懸架與車身的距離，其中，G1-H1為所述懸架與輪胎的實際距離，G2-H2為所述懸架與輪胎的初始距離。

進一步的，所述第一距離檢測裝置為超聲波距離傳感器，設置在所述車輛的輪罩上；和/或所述第二距離檢測裝置為超聲波距離傳感器，設置在所述車輛的懸架上。

相對於現有技術，本發明所述的車輛輪胎磨損檢測設備具有以下優勢：

(1)本發明所述的通過在車輛負載下所測量的輪胎與輪罩的距離和所測量的懸架與車身的距離得到懸架與輪胎的實際距離及在車輛整備質量下的懸架與輪胎的初始距離計算得到輪胎磨損量，從根本上解決了輪胎內部集成電阻絲或電子器件造成輪胎周邊載荷不均甚至導致爆胎的問題。並通過採用兩個距離檢測裝置的測量方案，有效避免了載荷變化對測量準確性的影響。

(2)本發明所述的通過超聲波距離傳感器來測量距離，具有測量準確、無接觸、防水、防腐蝕、低成本等優點。

本發明的另一目的在於提出一種車輛控制系統，以根據輪胎磨損量控制 車輛的行駛速度來保證行車安全。

為達到上述目的，本發明的技術方案是這樣實現的：

一種車輛控制系統，設置以上車輛輪胎磨損檢測設備，車輛控制系統還包括：車輛控制器，用於根據所述輪胎磨損量控制所述車輛的行駛。

進一步的，所述車輛控制器還用於：在所述輪胎磨損量大於預先設定的危險距離但小於預先設定的極限距離的情況下，控制車輛以低於預定速度的速度行駛；以及在所述輪胎磨損量大於或等於預先設定的極限距離的情況下，所述車輛控制器控制車輛停止行駛。

進一步的，所述車輛控制系統還包括：報警裝置，用於在所述輪胎磨損量大於預先設定的危險距離的情況下進行報警。

相對於現有技術，本發明所述的車輛控制系統具有以下優勢：

(1)本發明所述的車輛控制器根據輪胎磨損量控制車輛的行駛可以保證駕駛員的駕駛安全並提醒駕駛員更換輪胎。

(2)本發明所述的通過危險距離和極限距離的判定結果來控制車輛的行駛，使系統的實用性更強，可以儘早對駕駛員進行提醒，留出駕駛員更換輪胎的時間。

(3)本發明所述的在輪胎磨損量大於危險距離的情況下通過報警裝置進行報警，不僅可以提醒駕駛員更換輪胎，也可以對周圍車輛起到警示作用。

本發明的另一目的在於提出一種車輛輪胎磨損檢測方法，以在不改變輪胎結構的情況下自動計算車輛輪胎的磨損情況。

為達到上述目的，本發明的技術方案是這樣實現的：

一種車輛輪胎磨損預警檢測方法，所述車輛輪胎磨損預警檢測方法包括：測量所述車輛的輪胎與輪罩的距離和所述車輛的懸架與車身的距離；根據在車輛負載下所測量的輪胎與輪罩的距離和所測量的懸架與車身的距離得到懸架與輪胎的實際距離，並根據所述懸架與輪胎的實際距離和在車輛整 備質量下的懸架與輪胎的初始距離計算得到輪胎磨損量；以及根據所述輪胎磨損量進行報警。

進一步的，所述懸架與輪胎的實際距離為在車輛負載下所測量的輪胎與輪罩的距離與所測量的懸架與車身的距離的差值。

進一步的，所述輪胎磨損量通過以下公式計算得到：D＝(G1-H1)-(G2-H2)；

其中，D為輪胎磨損量，G1為在車輛負載下所測量的輪胎與輪罩的距離，G2為在車輛整備質量下的輪胎與輪罩的距離，H1為在車輛負載下所測量的懸架與車身的距離，H2為在車輛整備質量下的懸架與車身的距離，其中，G1-H1為所述懸架與輪胎的實際距離，G2-H2為所述懸架與輪胎的初始距離。

所述車輛輪胎磨損檢測方法與上述車輛輪胎磨損檢測設備相對於現有技術所具有的優勢相同，在此不再贅述。

本發明的其它特徵和優點將在隨後的具體實施方式部分予以詳細說明。

附圖說明

構成本發明的一部分的附圖用來提供對本發明的進一步理解，本發明的示意性實施例及其說明用於解釋本發明，並不構成對本發明的不當限定。在附圖中：

圖1為本發明實施例所述的車輛輪胎磨損檢測設備的框圖；

圖2為本發明實施例所述的車輛控制系統的框圖；

圖3為本發明實施例所述的車輛系統組成及控制相關設備的示圖；以及

圖4為本發明實施例所述的車輛輪胎磨損檢測方法的流程圖。

附圖標記說明：

100-車輛輪胎磨損檢測設備，101-第一距離檢測裝置，102-第二距離檢 測裝置，200-車輛控制器，300-報警裝置。

具體實施方式

需要說明的是，在不衝突的情況下，本發明中的實施例及實施例中的特徵可以相互組合。

另外，在本發明的實施例中所提到的在車輛負載下，是指車輛在有負載的情況下。在本發明的實施例中所提到的在車輛整備質量下，是指車輛在空載的情況下。此外，本領域技術人員應當理解，輪罩是屬於車身的一部分。

下面將參考附圖並結合實施例來詳細說明本發明。

圖1為本發明實施例所述的車輛輪胎磨損檢測設備100的框圖，如圖1所示，該車輛輪胎磨損檢測設備100包括第一距離檢測裝置101、第二距離檢測裝置102和處理裝置103。其中，第一距離檢測裝置101用於測量車輛的輪胎與輪罩的距離；第二距離檢測裝置102用於測量車輛的懸架與車身的距離；處理裝置103根據在車輛負載下所測量的輪胎與輪罩的距離和所測量的懸架與車身的距離得到懸架與輪胎的實際距離，並根據懸架與輪胎的實際距離和在車輛整備質量下的懸架與輪胎的初始距離計算得到輪胎磨損量。

其中，懸架與輪胎的實際距離為在車輛負載下所測量的輪胎與輪罩的距離與所測量的懸架與車身的距離的差值。以上在車輛整備質量下的懸架與輪胎的初始距離是根據在車輛整備質量下的輪胎與輪罩的距離和懸架與車身的距離計算得到的，與計算懸架與車身的實際距離的計算方法類似，該懸架與車身的初始距離為在車輛整備質量下的輪胎與輪罩的距離與懸架與車身的距離的差值，其中，在車輛整備質量下的輪胎與輪罩的距離和懸架與車身的距離是在車輛生產完成之後就固定的因而可以在車輛生產完成之後並在車輛未使用(也可以是行駛距離非常短，例如，30公裡以下)的情況下，在車輛整備質量下測得輪胎與輪罩的距離和懸架與車身的距離並存儲在存儲 器中。

輪胎磨損檢測的過程需要在車輛通電後進行，因為車輛輪胎磨損檢測設備100中的各個裝置都需要通電後才能正常工作，當然，也可以設置為車輛啟動之後才開始進行輪胎磨損檢測。

具體來說，輪胎磨損量可以通過以下公式(1)計算得到：

D＝(G1-H1)-(G2-H2) (1)

其中，D為輪胎磨損量，G1為第一距離檢測裝置101在車輛負載下所測量的輪胎與輪罩的距離，G2為在車輛整備質量下的輪胎與輪罩的距離，H1為第二距離檢測裝置102在車輛負載下所測量的懸架與車身的距離，H2為在車輛整備質量下的懸架與車身的距離，其中，G2和H2為預先存儲的固定值，G1-H1為懸架與輪胎的實際距離，G2-H2為懸架與輪胎的初始距離。

由於懸架與輪胎的距離會隨著輪胎的磨損而變大，所以，通過計算懸架與輪胎的實際距離和懸架與輪胎的初始距離的差值就可以得到輪胎磨損量。

其中，第一距離檢測裝置101可以為超聲波距離傳感器並設置在車輛的輪罩上，第二距離檢測裝置102也可以為超聲波距離傳感器並設置在車輛的懸架上。

超聲波距離傳感器是通過從傳感器表面到反射面的聲波傳導時間來測量距離的，超聲波在空中的傳播時間為t，聲波在空氣中傳播的速度c是固定的，所以根據公式s＝ct/2就可以計算出距離s。

圖2為本發明實施例所述的車輛控制系統的框圖，如圖2所示，該車輛控制系統包括以上所描述的車輛輪胎磨損檢測設備100，還包括車輛控制器200。車輛控制器200用於根據輪胎磨損量控制車輛的行駛。

下面結合圖3對對本發明做進一步的闡述。圖3為本發明實施例所述的車輛系統組成及控制相關設備的示圖，車輛控制器200的功能可以通過車輛的系統CPU來實現，一般情況下，在駕駛員進入車輛之後，駕駛員會開啟 點火開關，之後系統開關K會相應地開啟系統開始工作，通過系統CPU的第一輸入端P1得到系統開始運行的信號，系統CPU控制第一距離檢測裝置101和第二距離檢測裝置102開始進行距離測算，其中，通過與CPU的第二輸入端P2連接的第一距離檢測裝置101來測量輪胎與輪罩的距離G1，通過與系統CPU的第三輸入端P3連接的第二距離檢測裝置102來測量懸架與車身的距離H1。

如圖2和圖3所示，本發明提供的車輛控制系統還包括報警裝置300，該報警裝置300用於在輪胎磨損量大於預先設定的危險距離的情況下進行報警。進一步地，車輛控制器還用於：在輪胎磨損量大於預先設定的危險距離但小於預先設定的極限距離的情況下，控制車輛以低於預定速度的速度行駛；以及在輪胎磨損量大於或等於預先設定的極限距離的情況下，車輛控制器控制車輛停止行駛。顯而易見的是，危險距離小於極限距離，並且，危險距離和極限距離時預先設定的，不同的車型可以設置不同的值。

結合圖3來說，在輪胎磨損量大於預先設定的危險距離但小於預先設定的極限距離的情況下，系統CPU通過與輸出端P4連接的CAN總線，向發動機ECU、變速器TCU發出相應信號使車輛的行駛速度降低(例如，降低至30km/h)，使車輛達到一種低速行駛的狀態。在輪胎磨損量大於或等於預先設定的極限距離的情況下，系統CPU通過與輸出端P4連接的CAN總線，向發動機ECU、變速器TCU發出相應信號使車輛停止行駛(一般是使車輛的行駛速度緩慢降低)。

如圖3所示，車輛上的系統CPU還通過與輸出端P4連接的CAN總線來連接報警裝置和儀表裝置。儀表裝置一般是顯示當前車輛行駛的速度，報警裝置可以通過車輛上本身具有的音頻播放器和發光裝置來實現報警，以警示駕駛員更換輪胎，並且，報警裝置還可以通過車輛外部的警示燈和蜂鳴器來警示周圍車輛(例如，每隔10s發出「滴」的聲音)，以保證駕駛安全。

圖4為本發明實施例所述的車輛輪胎磨損檢測方法的流程圖，如圖4所示，車輛輪胎磨損檢測方法包括：測量車輛的輪胎與輪罩的距離和車輛的懸架與車身的距離；根據在車輛負載下所測量的輪胎與輪罩的距離和所測量的懸架與車身的距離得到懸架與輪胎的實際距離，並根據懸架與輪胎的實際距離和在車輛整備質量下的懸架與輪胎的初始距離計算得到輪胎磨損量。

需要說明的是，本發明提供的車輛輪胎磨損檢測方法的具體細節及益處與本發明提供的車輛輪胎磨損預警檢測設備類似，於此不予贅述。

以上所述僅為本發明的較佳實施例而已，並不用以限制本發明，凡在本發明的精神和原則之內，所作的任何修改、等同替換、改進等，均應包含在本發明的保護範圍之內。