一种胎压监测方法及装置
阅读说明：本技术 一种胎压监测方法及装置 (Tire pressure monitoring method and device ) 是由 许盛中 肖丹丹 于 2018-08-02 设计创作，主要内容包括：本发明涉及一种胎压监测方法及装置,包括以下步骤：采集四个车轮的角速度信号和载荷信号；根据采集的四个车轮的角速度信号的关系,初步判断轮胎是否处于欠压状态；然后判断欠压状态的轮胎的载荷信号是否异于其他轮胎的载荷信号,若不同,则该轮胎不欠压,反之,该轮胎欠压。即本发明能够有效避免由于载荷不均匀引起的胎压监测误报警的问题。(The invention relates to a tire pressure monitoring method and a tire pressure monitoring device, which comprise the following steps: collecting angular speed signals and load signals of four wheels; preliminarily judging whether the tire is in an undervoltage state or not according to the relationship of the collected angular speed signals of the four wheels; and then judging whether the load signal of the tire in the undervoltage state is different from the load signals of other tires, if so, judging that the tire is not undervoltage, otherwise, judging that the tire is undervoltage. Namely, the invention can effectively avoid the problem of tire pressure monitoring false alarm caused by uneven load.)
技术领域
本发明属于车辆工程的胎压监测领域，具体涉及一种胎压监测方法及装置。
背景技术
为防止车辆轮胎胎压低于正常值导致的轮胎变形，存在能耗，甚至行车安全的问题，而需要实时的监测胎压，在轮胎异常时报警，即称为胎压监测技术。
目前，胎压监测技术分为直接式和间接式两种。直接式一般是在轮胎内部安装压力传感器，直接对胎压进行测量，当胎压达到设定的极限值时进行告警。间接式主要是通过汽车ABS系统的轮速传感器比较轮胎之间的转速差别，当某轮胎的气压降低时，车辆的重量会使该轮胎的滚动半径变小，转速会加快，即可判断出胎压是否正常。
现有技术中，如申请公布号为“CN105691121A”的中国发明专利申请“基于OBD的胎压监测方法及装置”披露了一种胎压监测方法，在采集到车轮速度和角速度数据后，根据车轮速度和角速度数据计算单位时间内的各个车轮的滚动半径，并通过计算得出有效滚动半径与预设的标准滚动半径之间的半径变化量，来确认各个车轮的胎压是否正常。
上述专利虽然能够直接判断出各个车轮的胎压是否正常，但是，其计算的是有效滚动半径，并不能够很准确地判断出车轮胎压欠压的状态，同时，其也忽略了由于客车载客量较大，且前后车厢载客量也不固定，对前后轴轮胎负荷影响不一样的问题；因此，在正常情况下，很容易出现由于载客量不一致因素导致的前后车轮胎压不一致情况，此时系统就不能精确区分正常载客因素和轮胎异常因素的影响，从而很容易误报警，因此，胎压监测很少在客车中普及使用。
发明内容
本发明的目的在于提供一种胎压监测方法及装置，用以解决现有的客车由于车辆载荷不均匀，导致其中对应的载荷大的轮胎的角速度信号变大而产生胎压监测误报警的问题。
为了实现上述目的，本发明提供了一种胎压监测方法，具体包括以下方案：
方法方案一：包括以下步骤：
1)采集四个车轮的角速度信号和载荷信号；
2)根据采集的四个车轮的角速度信号的关系，初步判断轮胎是否处于欠压状态；
3)然后判断欠压状态的轮胎的载荷信号是否异于其他轮胎的载荷信号，若不同，则该轮胎不欠压。
方法方案二，在方法方案一的基础上，步骤2)中轮胎欠压状态的初步判断为：
若w1>w2＝w3＝w4，即r>0，则左前轮处于欠压状态；
若w2>w1＝w3＝w4，即r<0，则右前轮处于欠压状态；
若w3>w4＝w1＝w2，即r<0，则左后轮处于欠压状态；
若w4>w1＝w2＝w3，即r>0，则右后轮处于欠压状态；
其中w1、w2、w3、w4分别指左前轮、右前轮、左后轮和右后轮的车轮的角速度信号，r为设定阈值。
方法方案三，在方法方案二的基础上，设定阈值r的表达式为：
其中w1、w2、w3、w4分别指左前轮、右前轮、左后轮和右后轮的车轮的角速度信号。
方法方案四，在方法方案三的基础上，步骤3)中的判断为：
当初步判断左前轮处于欠压状态时，若z1>z2＝z3＝z4，且则左前轮不欠压；
当初步判断右前轮处于欠压状态时，若z2>z1＝z3＝z4，且
当初步判断左后轮处于欠压状态时，若z3>z2＝z1＝z4，且
当初步判断右后轮处于欠压状态时，若z4>z2＝z3＝z1，且
其中z1、z2、z3、z4分别指左前轮、右前轮、左后轮和右后轮的载荷信号。
本发明还提供了一种胎压监测装置，具体包括以下方案：
装置方案一，包括控制器、存储器以及存储在存储器中并可在控制器上运行的程序，所述控制器执行所述程序实现以下步骤：
1)采集四个车轮的角速度信号和载荷信号；
2)根据采集的四个车轮的角速度信号的关系，初步判断轮胎是否处于欠压状态；
3)然后判断欠压状态的轮胎的载荷信号是否异于其他轮胎的载荷信号，若不同，则该轮胎不欠压。
装置方案二，在装置方案一的基础上，步骤2)中轮胎欠压状态的初步判断为：
若w1>w2＝w3＝w4，即r>0，则左前轮处于欠压状态；
若w2>w1＝w3＝w4，即r<0，则右前轮处于欠压状态；
若w3>w4＝w1＝w2，即r<0，则左后轮处于欠压状态；
若w4>w1＝w2＝w3，即r>0，则右后轮处于欠压状态；
其中w1、w2、w3、w4分别指左前轮、右前轮、左后轮和右后轮的车轮的角速度信号，r为设定阈值。
装置方案三，在装置方案二的基础上，设定阈值r的表达式为：
其中w1、w2、w3、w4分别指左前轮、右前轮、左后轮和右后轮的车轮的角速度信号。
装置方案四，在装置方案三的基础上，步骤3)中的判断为：
当初步判断左前轮处于欠压状态时，若z1>z2＝z3＝z4，且
当初步判断右前轮处于欠压状态时，若z2>z1＝z3＝z4，且
当初步判断左后轮处于欠压状态时，若z3>z2＝z1＝z4，且
当初步判断右后轮处于欠压状态时，若z4>z2＝z3＝z1，且
其中z1、z2、z3、z4分别指左前轮、右前轮、左后轮和右后轮的载荷信号。
本发明的有益效果为：本发明的胎压监测方法首先是通过间接式胎压监测进行轮胎欠压的初步判断，并在初步判断的基础上增加了轮胎欠压的确认部分，即是通过直接式胎压监测，并引入车辆载荷信号，通过判断车辆载荷信号与车轮的角速度信号的关系，排除车辆载荷信号这一因素的影响，能够更准确地判断出轮胎的实际欠压状态，避免了由于载荷分布不均匀而产生误报警的问题。
附图说明
图1为本发明的客车用胎压监测系统示意图；
图2为本发明的客车用胎压监测控制方法流程图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明的实施方式作进一步详细的说明。
具体的，以客车为例进行胎压监测方法的介绍，但是本发明并不限于实施例中给出的客车，也适用于其他车辆的胎压监测。
图1是客车用胎压监测系统示意图，其包括轮速传感器、轮胎应变传感器、胎压监测控制器和仪表模块。其中轮速传感器安装在车辆的各个车轮上，可以实时监控各个轮胎的车轮的角速度信号；轮胎应变传感器安装在车辆空气弹簧内或油气弹簧腔体内，可以测量弹簧内的压力，也即是车辆各个轮胎受力情况，即载荷信号；胎压监测控制器可从轮胎应变传感器和车辆所有轮胎的轮速传感器中读取到相关的载荷信号、车轮的角速度信号的信息，用于胎压监测的计算、分析。
本实施例中的轮速传感器和轮胎应变传感器通过CAN总线将监测的数据传送到胎压监测控制器，并进行计算、分析后，再通过CAN总线报给仪表模块，仪表模块根据接收到的信号进行判断，并以声光形式预警提示给驾驶员。
具体的，如图2所示，在系统上电时，通过轮速传感器采集四个车轮的角速度信号，胎压监测控制器接收各个车轮的角速度信号，根据各个车轮的角速度信号的关系，进行相应的计算、分析，具体步骤如下：
1.采集四个车轮的角速度信号和载荷信号。
2.根据采集的四个车轮的角速度信号的关系，初步判断轮胎是否处于欠压状态。
其中，设l1、l2、l3、l4分别指左前轮、右前轮、左后轮和右后轮，初步判断轮胎欠压状态，具体有以下四种情况：
若w1>w2＝w3＝w4，即r>0，则左前轮l1处于欠压状态；
若w2>w1＝w3＝w4，即r<0，则右前轮l2处于欠压状态；
若w3>w4＝w1＝w2，即r<0，则左后轮l3处于欠压状态；
若w4>w1＝w2＝w3，即r>0，则右后轮l4处于欠压状态；
本实施例中的设定阈值r为采集的两前轮车轮的角速度信号的比值与两后轮车轮的角速度信号比值的差值，其表达式为：
其中，w1、w2、w3、w4分别指左前轮l1、右前轮l2、左后轮l3和右后轮l4的车轮的角速度信号。
综上，根据公式，当r>0，说明左前轮l1或右后轮l4欠压，此时利用车轮角速度校正，如果w1>w2＝w3＝w4，说明是左前轮l1欠压，反之说明右后轮l4欠压；当r<0，说明右前轮l2或左后轮l3欠压，同样，如果w2>w1＝w3＝w4，说明是右前轮l2欠压，反之说明左后轮l3欠压。
本实施例中的设定阈值r，指的是基于静态轮速非线性变化的差值，当设定阈值r＝0时，即此时拥有最佳的轮胎压力，判断轮胎正常。当设定阈值r不为0时，则可初步判断出某个车轮轮胎处于欠压状态。
当然作为其他实施方式，本发明在初步判断轮胎是否处于欠压状态时，还可以采用申请公布号为“CN105691121A”的中国发明专利申请“基于OBD的胎压监测方法及装置”中公开的轮胎欠压的监测方法。
3.判断欠压状态的轮胎的载荷信号是否异于其他轮胎的载荷信号，若不同，则该轮胎不欠压。
由于车辆载荷影响着轮胎的角速度，为了更进一步保证胎压监测的准确性，本发明利用轮胎应变传感器采集得到四个车轮的载荷信号z1、z2、z3、z4，其分别对应左前轮l1、右前轮l2、左后轮l3和右后轮l4，对步骤2中的四种情况的轮胎欠压状态进行进一步确认。
当车辆的载荷均匀时，也即采集到的四个车轮的载荷信号z1、z2、z3、z4相等，则说明上述四种情况中的任一情况对应的轮胎实际上是处于欠压状态。
当车辆的载荷不均匀时，具体地，以步骤2中初步判断监测出右前轮l2处于欠压状态为例，此时判断右前轮l2的载荷信号情况，如果z2>z1＝z3＝z4，且则说明该监测结果是由于载荷影响的，即右前轮l2不欠压，则就不进行报警，反之，说明右前轮l2欠压，即进行报警。
当然，对于其他三种情况中的左前轮l1、左后轮l3、右后轮l4是否欠压的判断，与上述右前轮l2的判断方法类似：
当初步判断左前轮l1处于欠压状态时，若z1>z2＝z3＝z4，且
当初步判断左后轮l3处于欠压状态时，若z3>z2＝z1＝z4，且
当初步判断右后轮l4处于欠压状态时，若z4>z2＝z3＝z1，且
本实施例中的公式
上述实施例中，是对车轮依次进行的判断，顺序为左前轮、右前轮、左后轮，一直到右后轮。作为其他实施方式，也可以是不同的顺序，其中的设定阈值r根据车轮顺序的不同，进行计算、分析即可。
本发明的胎压监测方法分为两个部分，第一是初步判断检测部分；第二是轮胎欠压确认部分；其中，对于初步判断检测部分，其是通过间接式胎压监测进行轮胎欠压的初步判断，但本发明不局限于步骤2中的具体手段，现有技术中的胎压监测方法均可以作为本发明的初步判断方法；本发明的关键在于轮胎欠压的确认部分，其是在第一部分的基础上，再通过直接式胎压监测，即引入车辆载荷信号，通过判断车辆载荷信号与车轮的角速度信号的关系，排除车辆载荷信号这一因素的影响，能够更准确地判断出轮胎的实际欠压状态，避免了由于载荷不均匀而产生误报警的问题。
本发明还提供了一种胎压监测装置，包括控制器、存储器以及存储在存储器中并可在控制器上运行的程序，所述控制器执行所述程序实现以下步骤：
1)采集四个车轮的角速度信号和载荷信号；
2)根据采集的四个车轮的角速度信号的关系，初步判断轮胎是否处于欠压状态；
3)然后判断欠压状态的轮胎的载荷信号是否异于其他轮胎的载荷信号，若不同，则该轮胎不欠压。
以上给出了具体的实施方式，但本发明不局限于所描述的实施方式。本发明的基本思路在于上述基本方案，对本领域普通技术人员而言，在不脱离本发明的原理和精神的情况下对实施方式进行的变化、修改、替换和变形仍落入本发明的保护范围内。