一种车辆轮胎磨损检测设备和方法及车辆控制系统与流程

本发明涉及车辆轮胎磨损检测技术领域，特别涉及一种车辆轮胎磨损检测设备和方法及车辆控制系统。

背景技术：

目前常用的检测车辆轮胎磨损情况的方法是在轮胎内部安装电阻丝或电器元件，在磨损轮胎的同时会对电阻丝或电器元件也有磨损，因而可以通过电阻丝或电器元件的电阻值的变化情况来得到轮胎的磨损情况。

然而，现有技术中的这种方式存在以下缺点：1、安装在轮胎内部的电阻丝或电器元件会造成轮胎周边载荷不均，从而使得动平衡效果变差；2、如果安装在轮胎内部的电阻丝或电器元件损坏，无法进行维修，而只能整体更换轮胎，这也造成了很多不必要的浪费；3、电阻丝或电器元件内嵌于轮胎，由于轮胎的橡胶材质的特殊性，会造成轮胎的内嵌电阻丝或电器元件的部位的强度变差，这会严重影响轮胎的使用寿命，极端工况下还可能出现爆胎，这严重影响了驾驶的安全性；4、信号传输极难实现，而无线传输的可靠性差、成本高，且易受外部干扰。

技术实现要素：

有鉴于此，本发明旨在提出一种车辆轮胎磨损检测设备，以在不改变轮胎结构的情况下自动计算车辆轮胎的磨损情况。

为达到上述目的，本发明的技术方案是这样实现的：

一种车辆轮胎磨损检测设备，所述车辆轮胎磨损检测设备包括：第一距离检测装置，用于测量所述车辆的轮胎与轮罩的距离；第二距离检测装置， 用于测量所述车辆的悬架与车身的距离；处理装置，根据在车辆负载下所测量的轮胎与轮罩的距离和所测量的悬架与车身的距离得到悬架与轮胎的实际距离，并根据所述悬架与轮胎的实际距离和在车辆整备质量下的悬架与轮胎的初始距离计算得到轮胎磨损量。

进一步的，所述悬架与轮胎的实际距离为在车辆负载下所测量的轮胎与轮罩的距离与所测量的悬架与车身的距离的差值。

进一步的，所述轮胎磨损量通过以下公式计算得到：D＝(G₁-H₁)-(G₂-H₂)；其中，D为轮胎磨损量，G₁为所述第一距离检测装置(101)在车辆负载下所测量的轮胎与轮罩的距离，G₂为在车辆整备质量下的轮胎与轮罩的距离，H₁为所述第二距离检测装置(102)在车辆负载下所测量的悬架与车身的距离，H₂为在车辆整备质量下的悬架与车身的距离，其中，G₁-H₁为所述悬架与轮胎的实际距离，G₂-H₂为所述悬架与轮胎的初始距离。

进一步的，所述第一距离检测装置为超声波距离传感器，设置在所述车辆的轮罩上；和/或所述第二距离检测装置为超声波距离传感器，设置在所述车辆的悬架上。

相对于现有技术，本发明所述的车辆轮胎磨损检测设备具有以下优势：

(1)本发明所述的通过在车辆负载下所测量的轮胎与轮罩的距离和所测量的悬架与车身的距离得到悬架与轮胎的实际距离及在车辆整备质量下的悬架与轮胎的初始距离计算得到轮胎磨损量，从根本上解决了轮胎内部集成电阻丝或电子器件造成轮胎周边载荷不均甚至导致爆胎的问题。并通过采用两个距离检测装置的测量方案，有效避免了载荷变化对测量准确性的影响。

(2)本发明所述的通过超声波距离传感器来测量距离，具有测量准确、无接触、防水、防腐蚀、低成本等优点。

本发明的另一目的在于提出一种车辆控制系统，以根据轮胎磨损量控制 车辆的行驶速度来保证行车安全。

为达到上述目的，本发明的技术方案是这样实现的：

一种车辆控制系统，设置以上车辆轮胎磨损检测设备，车辆控制系统还包括：车辆控制器，用于根据所述轮胎磨损量控制所述车辆的行驶。

进一步的，所述车辆控制器还用于：在所述轮胎磨损量大于预先设定的危险距离但小于预先设定的极限距离的情况下，控制车辆以低于预定速度的速度行驶；以及在所述轮胎磨损量大于或等于预先设定的极限距离的情况下，所述车辆控制器控制车辆停止行驶。

进一步的，所述车辆控制系统还包括：报警装置，用于在所述轮胎磨损量大于预先设定的危险距离的情况下进行报警。

相对于现有技术，本发明所述的车辆控制系统具有以下优势：

(1)本发明所述的车辆控制器根据轮胎磨损量控制车辆的行驶可以保证驾驶员的驾驶安全并提醒驾驶员更换轮胎。

(2)本发明所述的通过危险距离和极限距离的判定结果来控制车辆的行驶，使系统的实用性更强，可以尽早对驾驶员进行提醒，留出驾驶员更换轮胎的时间。

(3)本发明所述的在轮胎磨损量大于危险距离的情况下通过报警装置进行报警，不仅可以提醒驾驶员更换轮胎，也可以对周围车辆起到警示作用。

本发明的另一目的在于提出一种车辆轮胎磨损检测方法，以在不改变轮胎结构的情况下自动计算车辆轮胎的磨损情况。

为达到上述目的，本发明的技术方案是这样实现的：

一种车辆轮胎磨损预警检测方法，所述车辆轮胎磨损预警检测方法包括：测量所述车辆的轮胎与轮罩的距离和所述车辆的悬架与车身的距离；根据在车辆负载下所测量的轮胎与轮罩的距离和所测量的悬架与车身的距离得到悬架与轮胎的实际距离，并根据所述悬架与轮胎的实际距离和在车辆整 备质量下的悬架与轮胎的初始距离计算得到轮胎磨损量；以及根据所述轮胎磨损量进行报警。

进一步的，所述悬架与轮胎的实际距离为在车辆负载下所测量的轮胎与轮罩的距离与所测量的悬架与车身的距离的差值。

进一步的，所述轮胎磨损量通过以下公式计算得到：D＝(G₁-H₁)-(G₂-H₂)；

其中，D为轮胎磨损量，G₁为在车辆负载下所测量的轮胎与轮罩的距离，G₂为在车辆整备质量下的轮胎与轮罩的距离，H₁为在车辆负载下所测量的悬架与车身的距离，H₂为在车辆整备质量下的悬架与车身的距离，其中，G₁-H₁为所述悬架与轮胎的实际距离，G₂-H₂为所述悬架与轮胎的初始距离。

所述车辆轮胎磨损检测方法与上述车辆轮胎磨损检测设备相对于现有技术所具有的优势相同，在此不再赘述。

本发明的其它特征和优点将在随后的具体实施方式部分予以详细说明。

附图说明

构成本发明的一部分的附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：

图1为本发明实施例所述的车辆轮胎磨损检测设备的框图；

图2为本发明实施例所述的车辆控制系统的框图；

图3为本发明实施例所述的车辆系统组成及控制相关设备的示图；以及

图4为本发明实施例所述的车辆轮胎磨损检测方法的流程图。

附图标记说明：

100-车辆轮胎磨损检测设备，101-第一距离检测装置，102-第二距离检 测装置，200-车辆控制器，300-报警装置。

具体实施方式

需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

另外，在本发明的实施例中所提到的在车辆负载下，是指车辆在有负载的情况下。在本发明的实施例中所提到的在车辆整备质量下，是指车辆在空载的情况下。此外，本领域技术人员应当理解，轮罩是属于车身的一部分。

下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。

图1为本发明实施例所述的车辆轮胎磨损检测设备100的框图，如图1所示，该车辆轮胎磨损检测设备100包括第一距离检测装置101、第二距离检测装置102和处理装置103。其中，第一距离检测装置101用于测量车辆的轮胎与轮罩的距离；第二距离检测装置102用于测量车辆的悬架与车身的距离；处理装置103根据在车辆负载下所测量的轮胎与轮罩的距离和所测量的悬架与车身的距离得到悬架与轮胎的实际距离，并根据悬架与轮胎的实际距离和在车辆整备质量下的悬架与轮胎的初始距离计算得到轮胎磨损量。

其中，悬架与轮胎的实际距离为在车辆负载下所测量的轮胎与轮罩的距离与所测量的悬架与车身的距离的差值。以上在车辆整备质量下的悬架与轮胎的初始距离是根据在车辆整备质量下的轮胎与轮罩的距离和悬架与车身的距离计算得到的，与计算悬架与车身的实际距离的计算方法类似，该悬架与车身的初始距离为在车辆整备质量下的轮胎与轮罩的距离与悬架与车身的距离的差值，其中，在车辆整备质量下的轮胎与轮罩的距离和悬架与车身的距离是在车辆生产完成之后就固定的因而可以在车辆生产完成之后并在车辆未使用(也可以是行驶距离非常短，例如，30公里以下)的情况下，在车辆整备质量下测得轮胎与轮罩的距离和悬架与车身的距离并存储在存储 器中。

轮胎磨损检测的过程需要在车辆通电后进行，因为车辆轮胎磨损检测设备100中的各个装置都需要通电后才能正常工作，当然，也可以设置为车辆启动之后才开始进行轮胎磨损检测。

具体来说，轮胎磨损量可以通过以下公式(1)计算得到：

D＝(G₁-H₁)-(G₂-H₂) (1)

其中，D为轮胎磨损量，G₁为第一距离检测装置101在车辆负载下所测量的轮胎与轮罩的距离，G₂为在车辆整备质量下的轮胎与轮罩的距离，H₁为第二距离检测装置102在车辆负载下所测量的悬架与车身的距离，H₂为在车辆整备质量下的悬架与车身的距离，其中，G₂和H₂为预先存储的固定值，G₁-H₁为悬架与轮胎的实际距离，G₂-H₂为悬架与轮胎的初始距离。

由于悬架与轮胎的距离会随着轮胎的磨损而变大，所以，通过计算悬架与轮胎的实际距离和悬架与轮胎的初始距离的差值就可以得到轮胎磨损量。

其中，第一距离检测装置101可以为超声波距离传感器并设置在车辆的轮罩上，第二距离检测装置102也可以为超声波距离传感器并设置在车辆的悬架上。

超声波距离传感器是通过从传感器表面到反射面的声波传导时间来测量距离的，超声波在空中的传播时间为t，声波在空气中传播的速度c是固定的，所以根据公式s＝ct/2就可以计算出距离s。

图2为本发明实施例所述的车辆控制系统的框图，如图2所示，该车辆控制系统包括以上所描述的车辆轮胎磨损检测设备100，还包括车辆控制器200。车辆控制器200用于根据轮胎磨损量控制车辆的行驶。

下面结合图3对对本发明做进一步的阐述。图3为本发明实施例所述的车辆系统组成及控制相关设备的示图，车辆控制器200的功能可以通过车辆的系统CPU来实现，一般情况下，在驾驶员进入车辆之后，驾驶员会开启 点火开关，之后系统开关K会相应地开启系统开始工作，通过系统CPU的第一输入端P1得到系统开始运行的信号，系统CPU控制第一距离检测装置101和第二距离检测装置102开始进行距离测算，其中，通过与CPU的第二输入端P2连接的第一距离检测装置101来测量轮胎与轮罩的距离G₁，通过与系统CPU的第三输入端P3连接的第二距离检测装置102来测量悬架与车身的距离H₁。

如图2和图3所示，本发明提供的车辆控制系统还包括报警装置300，该报警装置300用于在轮胎磨损量大于预先设定的危险距离的情况下进行报警。进一步地，车辆控制器还用于：在轮胎磨损量大于预先设定的危险距离但小于预先设定的极限距离的情况下，控制车辆以低于预定速度的速度行驶；以及在轮胎磨损量大于或等于预先设定的极限距离的情况下，车辆控制器控制车辆停止行驶。显而易见的是，危险距离小于极限距离，并且，危险距离和极限距离时预先设定的，不同的车型可以设置不同的值。

结合图3来说，在轮胎磨损量大于预先设定的危险距离但小于预先设定的极限距离的情况下，系统CPU通过与输出端P4连接的CAN总线，向发动机ECU、变速器TCU发出相应信号使车辆的行驶速度降低(例如，降低至30km/h)，使车辆达到一种低速行驶的状态。在轮胎磨损量大于或等于预先设定的极限距离的情况下，系统CPU通过与输出端P4连接的CAN总线，向发动机ECU、变速器TCU发出相应信号使车辆停止行驶(一般是使车辆的行驶速度缓慢降低)。

如图3所示，车辆上的系统CPU还通过与输出端P4连接的CAN总线来连接报警装置和仪表装置。仪表装置一般是显示当前车辆行驶的速度，报警装置可以通过车辆上本身具有的音频播放器和发光装置来实现报警，以警示驾驶员更换轮胎，并且，报警装置还可以通过车辆外部的警示灯和蜂鸣器来警示周围车辆(例如，每隔10s发出“滴”的声音)，以保证驾驶安全。

图4为本发明实施例所述的车辆轮胎磨损检测方法的流程图，如图4所示，车辆轮胎磨损检测方法包括：测量车辆的轮胎与轮罩的距离和车辆的悬架与车身的距离；根据在车辆负载下所测量的轮胎与轮罩的距离和所测量的悬架与车身的距离得到悬架与轮胎的实际距离，并根据悬架与轮胎的实际距离和在车辆整备质量下的悬架与轮胎的初始距离计算得到轮胎磨损量。

需要说明的是，本发明提供的车辆轮胎磨损检测方法的具体细节及益处与本发明提供的车辆轮胎磨损预警检测设备类似，于此不予赘述。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。