輪胎滑移角估計(jì)系統(tǒng)和方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及輪胎滑移角估計(jì)系統(tǒng)和方法。滑移角估計(jì)包括輪胎，其具有固定在相對(duì)的各自的第一和第二輪胎側(cè)壁的一個(gè)或多個(gè)第一和第二應(yīng)變傳感器。傳感器測(cè)量在它們的各自的側(cè)壁中的輪胎應(yīng)變并且產(chǎn)生表示輪胎側(cè)壁內(nèi)存在的應(yīng)變的側(cè)壁應(yīng)變信號(hào)?；平枪烙?jì)是通過(guò)估計(jì)在相對(duì)的側(cè)壁中傳感器的信號(hào)斜率中的差值而作出的。負(fù)載估計(jì)進(jìn)一步地對(duì)輪胎從內(nèi)和外側(cè)壁應(yīng)變信號(hào)作出并且負(fù)載估計(jì)在滑移角估計(jì)中使用。
【專利說(shuō)明】輪胎滑移角估計(jì)系統(tǒng)和方法【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明總體涉及一種用于在車輛工作期間收集測(cè)量的輪胎參數(shù)數(shù)據(jù)的輪胎監(jiān)控系統(tǒng)，并且更具體地涉及一種用于基于這樣的測(cè)量估計(jì)車輛輪胎滑移角的系統(tǒng)和方法。
【背景技術(shù)】
[0002]安裝在車輛上的輪胎可以由測(cè)量在車輛工作期間的諸如壓力和溫度的輪胎參數(shù)的輪胎壓力監(jiān)控系統(tǒng)(TPMS)監(jiān)控。來(lái)自TPMS輪胎配備系統(tǒng)的數(shù)據(jù)用于基于測(cè)量的輪胎參數(shù)確定輪胎的狀態(tài)并且警告駕駛員情況，例如可能需要補(bǔ)救維修的低輪胎壓力或滲漏。每個(gè)輪胎內(nèi)的傳感器或者在輪胎制造的預(yù)硫化階段安裝或在到輪胎的后硫化組裝中。
[0003]諸如輪胎滑移角的其它因素是對(duì)車輛工作和安全的重要因素。因此還需要測(cè)量輪胎滑移角并且將滑移角信息與壓力和溫度的測(cè)量的輪胎參數(shù)結(jié)合地通訊至諸如制動(dòng)和穩(wěn)定性控制系統(tǒng)的車輛系統(tǒng)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]根據(jù)本發(fā)明的一方面，提供了一種用于估計(jì)車輛輪胎滑移角的滑移角估計(jì)系統(tǒng)。系統(tǒng)包括輪胎，其具有固定在相對(duì)的各自的第一和第二輪胎側(cè)壁的一個(gè)或多個(gè)第一和第二應(yīng)變傳感器。傳感器測(cè)量在它們的各自的側(cè)壁中的輪胎應(yīng)變并且產(chǎn)生表示輪胎側(cè)壁內(nèi)存在的應(yīng)變的側(cè)壁應(yīng)變信號(hào)。滑移角估計(jì)是通過(guò)估計(jì)在相對(duì)的側(cè)壁中傳感器的信號(hào)中的差而作出的。
[0005]在另一方面中，第一和第二側(cè)壁應(yīng)變傳感器是分別安裝在內(nèi)和外輪胎側(cè)壁的軸向向內(nèi)表面中、布置為檢測(cè)側(cè)壁變形的應(yīng)變感測(cè)計(jì)量器。
[0006]按照本發(fā)明的另一方面，滑移角估計(jì)包括檢測(cè)來(lái)自第一和第二應(yīng)變感測(cè)裝置的側(cè)壁應(yīng)變信號(hào)中的峰值；提取側(cè)壁應(yīng)變信號(hào)的線性部分；對(duì)側(cè)壁應(yīng)變信號(hào)的提取的線性部分通過(guò)最小二乘法擬合直線；確定側(cè)壁應(yīng)變信號(hào)的提取的線性部分的斜率；并且估計(jì)信號(hào)斜
率中的差。
[0007]在本發(fā)明的另一方面中，從來(lái)自第一和第二應(yīng)變感測(cè)裝置獲得的側(cè)壁應(yīng)變信號(hào)對(duì)輪胎作出負(fù)載估計(jì)，并且負(fù)載估計(jì)用于滑移角估計(jì)。
[0008]定義
"ANN〃或〃人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)〃是用于非線性的統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)建模的自適應(yīng)工具，其在學(xué)習(xí)階段期間根據(jù)通過(guò)網(wǎng)絡(luò)流動(dòng)的外部或內(nèi)部信息改變其結(jié)構(gòu)。ANN神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)是非線性的統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)建模工具，其用于對(duì)輸入和輸出之間的復(fù)雜關(guān)系建模或用于在數(shù)據(jù)中發(fā)現(xiàn)模型。
[0009]輪胎的〃高寬比〃表示其截面高度(SH)與其截面寬度(SW)的比值乘以百分之百來(lái)表示為百分比。
[0010]〃不對(duì)稱胎面〃表示具有關(guān)于輪胎的中心面或赤道平面EP不對(duì)稱的胎面花紋的胎面。
[0011]〃軸向的〃和〃軸向地〃表示平行于輪胎旋轉(zhuǎn)軸線的線或方向。[0012]"胎圈包布"是放置在輪胎胎圈外側(cè)周圍的窄帶形材料，用于保護(hù)簾布層免受磨損和被輪輞切割并且分散輪輞上方的撓曲。
[0013]〃周向的〃表示垂直于軸向沿環(huán)形胎面表面的周邊延伸的線或方向。
[0014]〃赤道中心平面(CP) 〃表示垂直于輪胎的旋轉(zhuǎn)軸線并經(jīng)過(guò)胎面中心的平面。
[0015]〃印跡〃表示當(dāng)輪胎旋轉(zhuǎn)或滾動(dòng)時(shí)輪胎胎面與平坦表面產(chǎn)生的接地面積或接觸面積。
[0016]〃溝槽〃表示可以圍繞輪胎壁的圓周或橫向延伸的輪胎壁中的細(xì)長(zhǎng)空隙區(qū)域?！喜蹖挾?等于其長(zhǎng)度上的其平均寬度。溝槽尺寸設(shè)計(jì)為容納描述的空氣管。
[0017]〃內(nèi)側(cè)面〃表示當(dāng)輪胎安裝在車輪上并且車輪安裝在車輛上時(shí)最靠近車輛的輪胎側(cè)面。
[0018]〃橫向〃表不軸向方向。
[0019]"橫向邊緣"表示在標(biāo)準(zhǔn)負(fù)載和輪胎充氣情況下測(cè)量的、與軸向最外側(cè)的胎面接地面積或印跡相切的線，這些線平行于赤道中心平面。
[0020]"凈接觸面積"表示在圍繞胎面整個(gè)圓周的橫向邊緣之間的接地胎面元件的總面積除以橫向邊緣之間整個(gè)胎面的總面積。
[0021]〃非定向胎面〃表示如下胎面:沒(méi)有優(yōu)選的前進(jìn)行進(jìn)方向也不要求設(shè)置在車輛上特定的一個(gè)或多個(gè)車輪位置來(lái)確保胎面花紋與優(yōu)選的行進(jìn)方向?qū)?zhǔn)。相反地，定向胎面花紋具有需要特定車輪定位的優(yōu)選的行進(jìn)方向。
[0022]〃外側(cè)面〃表示當(dāng)輪胎安裝在車輪上且車輪安裝于車輛上時(shí)最遠(yuǎn)離車輛的輪胎側(cè)面。
[0023]〃蠕動(dòng)的〃表示通過(guò)沿管狀通道推動(dòng)例如空氣的內(nèi)含物的波狀收縮進(jìn)行的操作。
[0024]〃壓電薄膜傳感器〃是以薄膜體形式的裝置，其使用通過(guò)彎曲薄膜體啟動(dòng)的壓電效應(yīng)以通過(guò)將其轉(zhuǎn)換為電荷而測(cè)量壓力，加速度，應(yīng)變或力。
[0025]〃徑向的〃和〃徑向地〃表示在徑向方向上朝著或遠(yuǎn)離輪胎的旋轉(zhuǎn)軸線的方向。
[0026]〃花紋條〃表示胎面上圓周延伸的橡膠條，其由至少一個(gè)周向溝槽、以及第二個(gè)這樣的溝槽或橫向邊緣中任一個(gè)限定，該條在橫向方向上未被全深度溝槽分開。
[0027]"花紋細(xì)縫"表示模制到輪胎胎面元件中、細(xì)分胎面表面并提高牽引的小狹槽，花紋細(xì)縫通常在寬度方向上窄并且在輪胎印跡內(nèi)閉合，與輪胎印跡中保持敞開的花紋溝相反。
[0028]"滑移角"是解開的車輛方向與前輪朝向的方向之間的角度。滑移角是輪胎旋轉(zhuǎn)平面和輪胎行進(jìn)方向之間的偏差的測(cè)量。
[0029]〃胎面元件〃或〃牽引元件〃表示由具有形狀相鄰的溝槽限定的花條紋或塊元件。
[0030]〃胎面弧寬〃表示在胎面的橫向邊緣之間測(cè)量的胎面的弧長(zhǎng)。
[0031]本發(fā)明還提供了以下方案:
1.一種用于估計(jì)車輛輪胎滑移角的滑移角估計(jì)系統(tǒng)，其特征在于，其包括:
支承車輛的至少一個(gè)輪胎；
第一和第二應(yīng)變感測(cè)裝置，其固定到輪胎的相對(duì)的各自的第一和第二輪胎側(cè)壁，以可操作地測(cè)量各自的第一和第二側(cè)壁中的輪胎應(yīng)變，第一和第二應(yīng)變感測(cè)裝置的每個(gè)產(chǎn)生表示各自的輪胎側(cè)壁內(nèi)存在的應(yīng)變的側(cè)壁應(yīng)變信號(hào)； 輪胎滑移角估計(jì)裝置，其用于基于來(lái)自第一和第二應(yīng)變感測(cè)裝置的側(cè)壁應(yīng)變信號(hào)的比較計(jì)算輪胎滑移角。
[0032]2.根據(jù)方案I所述的滑移角估計(jì)系統(tǒng)，其特征在于，第一和第二側(cè)壁應(yīng)變感測(cè)裝置的每個(gè)包括分別安裝在第一和第二輪胎側(cè)壁的軸向向內(nèi)表面上的應(yīng)變感測(cè)裝置。
[0033]3.根據(jù)方案2所述的滑移角估計(jì)系統(tǒng)，其特征在于，來(lái)自第一和第二應(yīng)變感測(cè)裝置的側(cè)壁應(yīng)變信號(hào)的每個(gè)包括可操作地表示各自的第一和第二側(cè)壁的側(cè)壁偏轉(zhuǎn)的信號(hào)曲線。
[0034]4.根據(jù)方案3所述的滑移角估計(jì)系統(tǒng)，其特征在于，滑移角估計(jì)裝置包括用于檢測(cè)來(lái)自第一和第二應(yīng)變感測(cè)裝置的側(cè)壁應(yīng)變信號(hào)曲線中的峰值的信號(hào)峰值檢測(cè)裝置；用于提取側(cè)壁應(yīng)變信號(hào)曲線的線性部分的提取裝置；用于擬合側(cè)壁應(yīng)變信號(hào)曲線的提取的線性部分的直線的最小二乘法擬合裝置；以及用于確定側(cè)壁應(yīng)變信號(hào)曲線的提取的線性部分的斜率的斜率估計(jì)裝置。
[0035]5.根據(jù)方案4所述的滑移角估計(jì)系統(tǒng)，其特征在于，還包括用于確定來(lái)自第一和第二應(yīng)變感測(cè)裝置的側(cè)壁應(yīng)變信號(hào)曲線的提取的線性部分的斜率中的差值的計(jì)算裝置。
[0036]6.根據(jù)方案5所述的滑移角估計(jì)系統(tǒng)，其特征在于，還包括用于對(duì)應(yīng)于來(lái)自第一和第二應(yīng)變感測(cè)裝置的側(cè)壁應(yīng)變信號(hào)曲線的提取的線性部分的斜率中的差值的產(chǎn)生滑移角估計(jì)的存儲(chǔ)器數(shù)據(jù)庫(kù)。
[0037]7.根據(jù)方案6所述的滑移角估計(jì)系統(tǒng)，其特征在于，還包括從來(lái)自第一和第二應(yīng)變感測(cè)裝置的側(cè)壁應(yīng)變信號(hào)曲線產(chǎn)生輪胎上的估計(jì)的負(fù)載的負(fù)載估計(jì)裝置。
[0038]8.根據(jù)方案7所述的滑移角估計(jì)系統(tǒng)，其特征在于，存儲(chǔ)器數(shù)據(jù)庫(kù)對(duì)應(yīng)于由從負(fù)載估計(jì)裝置估計(jì)的負(fù)載調(diào)整的來(lái)自第一和第二應(yīng)變感測(cè)裝置的側(cè)壁應(yīng)變信號(hào)曲線的提取的線性部分的斜率中的差值產(chǎn)生滑移角估計(jì)。
[0039]9.根據(jù)方案I所述的滑移角估計(jì)系統(tǒng)，其特征在于，還包括從來(lái)自第一和第二應(yīng)變感測(cè)裝置的側(cè)壁應(yīng)變信號(hào)曲線產(chǎn)生輪胎上的估計(jì)的負(fù)載的負(fù)載估計(jì)裝置。
[0040]10.根據(jù)方案9所述的滑移角估計(jì)系統(tǒng)，其特征在于，存儲(chǔ)器數(shù)據(jù)庫(kù)對(duì)應(yīng)于由從負(fù)載估計(jì)裝置估計(jì)的負(fù)載調(diào)整的來(lái)自第一和第二應(yīng)變感測(cè)裝置的側(cè)壁應(yīng)變信號(hào)曲線的提取的線性部分的斜率中的差值產(chǎn)生滑移角估計(jì)。
[0041]11.一種用于估計(jì)車輛輪胎滑移角的滑移角估計(jì)方法，其特征在于，其包括:
安裝第一和第二應(yīng)變感測(cè)裝置至支承車輛的輪胎的相對(duì)的各自的第一和第二輪胎側(cè)
壁上，第一和第二應(yīng)變感測(cè)裝置可操作地測(cè)量各自的第一和第二側(cè)壁中的輪胎應(yīng)變；
從第一和第二應(yīng)變感測(cè)裝置產(chǎn)生表示各自的輪胎側(cè)壁內(nèi)存在的應(yīng)變的側(cè)壁應(yīng)變信
號(hào);
基于來(lái)自第一和第二應(yīng)變感測(cè)裝置的側(cè)壁應(yīng)變信號(hào)的比較確定輪胎滑移角估計(jì)。
[0042]12.根據(jù)方案11所述的滑移角估計(jì)方法，其特征在于，還包括分別安裝第一和第二側(cè)壁應(yīng)變感測(cè)裝置的每個(gè)的應(yīng)變感測(cè)裝置到第一和第二輪胎側(cè)壁的軸向向內(nèi)表面上。
[0043]13.根據(jù)方案12所述的滑移角估計(jì)方法，其特征在于，還包括通過(guò)分別安裝到第一和第二側(cè)壁上的第一和第二應(yīng)變感測(cè)裝置測(cè)量第一和第二側(cè)壁的偏轉(zhuǎn)。
[0044]14.根據(jù)方案13所述的滑移角估計(jì)方法，其特征在于，還包括:
檢測(cè)來(lái)自第一和第二應(yīng)變感測(cè)裝置的側(cè)壁應(yīng)變信號(hào)中的峰值； 從每個(gè)側(cè)壁應(yīng)變信號(hào)提取等同的線性部分；
通過(guò)最小二乘法擬合裝置擬合側(cè)壁應(yīng)變信號(hào)的提取的線性部分的直線；以及 估計(jì)側(cè)壁應(yīng)變信號(hào)的提取的線性部分的斜率。
[0045]15.根據(jù)方案14所述的滑移角估計(jì)方法，其特征在于，還包括確定來(lái)自第一和第二應(yīng)變感測(cè)裝置的側(cè)壁應(yīng)變信號(hào)的提取的線性部分的斜率中的差值。
[0046]16.根據(jù)方案15所述的滑移角估計(jì)方法，其特征在于，還包括查閱對(duì)應(yīng)于來(lái)自第一和第二應(yīng)變感測(cè)裝置的側(cè)壁應(yīng)變信號(hào)的提取的線性部分的斜率中的差值顯示滑移角估計(jì)的存儲(chǔ)器數(shù)據(jù)庫(kù)。
[0047]17.根據(jù)方案16所述的滑移角估計(jì)方法，其特征在于，還包括從來(lái)自第一和第二應(yīng)變感測(cè)裝置的側(cè)壁應(yīng)變信號(hào)產(chǎn)生輪胎上的估計(jì)的負(fù)載。
[0048]18.根據(jù)方案17所述的滑移角估計(jì)方法，其特征在于，還包括將估計(jì)的滑移角與來(lái)自負(fù)載估計(jì)裝置的估計(jì)的負(fù)載相關(guān)聯(lián)。
[0049]19.根據(jù)方案11所述的滑移角估計(jì)方法，其特征在于，還包括從來(lái)自第一和第二應(yīng)變感測(cè)裝置的側(cè)壁應(yīng)變信號(hào)產(chǎn)生輪胎上的估計(jì)的負(fù)載。
[0050]20.根據(jù)方案19所述的滑移角估計(jì)方法，其特征在于，還包括將估計(jì)的滑移角與來(lái)自負(fù)載估計(jì)裝置的估計(jì)的負(fù)載相關(guān)聯(lián)。
【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0051]將以舉例方式并且參照附圖描述本發(fā)明，其中:
圖1A，1B和IC是示出了依靠在輪胎內(nèi)和外側(cè)壁中測(cè)量的剪應(yīng)變的滑移角的一系列圖形，圖形示出了在O度的滑移角時(shí)以1000，1300和1600磅負(fù)載對(duì)內(nèi)和外側(cè)壁的剪應(yīng)變。
[0052]圖2A，2B和2C是類似于圖1A，IB和IC的一系列可變負(fù)載圖形，但在+1度的滑移角。
[0053]圖3A，3B和3C是在類似于圖1A，IB和IC的負(fù)載范圍的一系列負(fù)載圖形，但在+3度的滑移角。
[0054]圖4A是概括在O度的滑移角處圖1A至IC的可變負(fù)載結(jié)果的圖形。
[0055]圖4B是概括在+1度的滑移角處圖2A至2C的可變負(fù)載結(jié)果的圖形。
[0056]圖4C是概括在+3度的滑移角處圖3A至3C的可變負(fù)載結(jié)果的圖形。
[0057]圖5A是示出了在1600磅的輪胎負(fù)載處在_3度的滑移角時(shí)的內(nèi)和外側(cè)壁角度的圖形。
[0058]圖5B是示出了沿曲線的線性部分的用于內(nèi)和外側(cè)壁信號(hào)的斜率估計(jì)的圖形。
[0059]圖6A是示出了發(fā)現(xiàn)信號(hào)峰值的算法細(xì)節(jié)的圖形。
[0060]圖6B是示出了提取曲線的線性部分的算法細(xì)節(jié)的圖形。
[0061]圖7A是示出了以最小二乘方法感測(cè)對(duì)提取的曲線擬合直線的算法步驟的圖形。
[0062]圖7B是示出了估計(jì)提取的曲線的斜率的算法步驟的圖形。
[0063]圖8是證明對(duì)三個(gè)負(fù)載條件閉合相互關(guān)系的斜率差值[度]與滑移角[度]的概括圖形。
[0064]圖9是滑移角估計(jì)算法功能方塊圖。【具體實(shí)施方式】
[0065]在2012年9月11日提交的、共同待決的美國(guó)專利申請(qǐng)序號(hào)13/609，695、名為"TIRE SIDE WALL LOAD ESTIMATION SYSTEM AND METHER (輪胎側(cè)壁負(fù)載估計(jì)系統(tǒng)和方法)"中提供了估計(jì)在車輛輪胎上承受的負(fù)載的系統(tǒng)和方法，其全部?jī)?nèi)容在此結(jié)合作為參考。其中公開的了一種系統(tǒng)，其包括連接在輪胎上用于測(cè)量輪胎空腔充氣壓力水平的充氣壓力測(cè)量傳感器；以及安裝在輪胎側(cè)壁的一個(gè)或兩者上的一個(gè)或多個(gè)壓電薄膜變形測(cè)量傳感器。變形測(cè)量傳感器產(chǎn)生具有表示印跡接觸面積內(nèi)的側(cè)壁變形水平的信號(hào)功率水平的輪胎印跡變形信號(hào)。對(duì)于輪胎產(chǎn)生并且存儲(chǔ)對(duì)于輪胎充氣壓力調(diào)節(jié)的功率至負(fù)載映射，該映射將負(fù)載水平的范圍與信號(hào)功率水平的范圍相關(guān)，由此操作地啟動(dòng)在充氣壓力調(diào)節(jié)基礎(chǔ)上對(duì)每個(gè)信號(hào)功率水平被識(shí)別的負(fù)載水平。在包含安裝在兩個(gè)側(cè)壁的多個(gè)變形測(cè)量傳感器的系統(tǒng)中，為了在充氣壓力調(diào)節(jié)基礎(chǔ)上的輪胎上識(shí)別對(duì)應(yīng)的負(fù)載水平，來(lái)自每個(gè)傳感器的信號(hào)功率水平的平均值在引用功率至負(fù)載映射中使用。
[0066]在此合并的共同待決申請(qǐng)的系統(tǒng)合并到在滾動(dòng)工作期間接觸地表面的輪胎胎冠區(qū)域處具有胎面部件的傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)的輪胎中。輪胎以傳統(tǒng)的方式安裝到輪輞。輪胎變形測(cè)量傳感器，諸如壓電薄膜彎曲傳感器，安裝到內(nèi)側(cè)壁上并且另一傳感器安裝到外側(cè)壁上。安裝傳感器的內(nèi)和外側(cè)壁可以通過(guò)粘合劑固定到限定輪胎空腔的內(nèi)襯套上。傳感器優(yōu)選是壓電彎曲傳感器，或市場(chǎng)上可買到的、當(dāng)承受撓曲力時(shí)操作為彎曲并結(jié)構(gòu)變形的這一類型的其它適當(dāng)?shù)膽?yīng)變傳感器，并且因此在傳感器主體中產(chǎn)生表示彎曲結(jié)構(gòu)變形的大小的電信號(hào)。彎曲信號(hào)因此表示傳感器連接到的側(cè)壁內(nèi)的彎曲應(yīng)變的大小。當(dāng)除去彎曲力時(shí)，傳感器恢復(fù)其原始結(jié)構(gòu)。舉例來(lái)說(shuō)，并不旨在限制本發(fā)明的范圍，可以采用諸如由位于1000 LucasWay,Hampton, Virginia 23666 的 Measurement Specialties Inc.的商業(yè)提供的彎曲薄膜傳感器的壓電彎曲傳感器。壓電傳感器功能上地直接安裝到表面和抗壓電薄膜傳感器主體上，當(dāng)承受彎曲力時(shí)，彎曲并且產(chǎn)生與主體上的彎曲力的大小成比例的信號(hào)。
[0067]除來(lái)自內(nèi)和外側(cè)壁傳感器的傳感器信號(hào)之外，充氣壓力由安裝到輪胎上的市場(chǎng)上可買到的這一類型的輪胎壓力監(jiān)控系統(tǒng)(TPMS)測(cè)量。TPMS系統(tǒng)包括安裝在輪胎上的壓力傳感器，該壓力傳感器與內(nèi)輪胎空氣腔體連通并且起到測(cè)量輪胎腔體內(nèi)的空氣壓力并且傳遞測(cè)量的壓力數(shù)據(jù)至接收器的作用。TPMS的測(cè)量可以還包括測(cè)量輪胎溫度的溫度傳感器。測(cè)量的壓力值通過(guò)TPMS系統(tǒng)傳遞至用于記錄和分析的數(shù)據(jù)處理器。當(dāng)壓力降到低于最小閾值時(shí)，將對(duì)車輛操作者產(chǎn)生警告。
[0068]為了從信號(hào)確定平均信號(hào)功率估計(jì)，系統(tǒng)將來(lái)自內(nèi)和外側(cè)壁的輪胎變形傳感器信號(hào)供給至用于處理的信號(hào)處理單元。從存儲(chǔ)的存儲(chǔ)器文件，以及存儲(chǔ)在這樣的存儲(chǔ)器中的信號(hào)功率負(fù)載映射，使用輪胎負(fù)載估計(jì)算法導(dǎo)出估計(jì)的輪胎負(fù)載。
[0069]除從安裝壓電彎曲傳感器的側(cè)壁估計(jì)輪胎負(fù)載之外，有用的并且可能的是在本系統(tǒng)中使用這樣的傳感器用于估計(jì)輪胎滑移角?！ɑ平恰ㄊ墙忾_(ravel)的車輛方向與前輪朝向的方向之間的角度?；平鞘禽喬バD(zhuǎn)平面和輪胎行進(jìn)方向之間的偏差的測(cè)量。移動(dòng)車輛輪胎的滑移角在車輛控制和穩(wěn)定性系統(tǒng)中是有用的信息。由于制動(dòng)器以及車輛中的其它控制系統(tǒng)變得更加相互聯(lián)系，輪胎滑移角的估計(jì)在例如防抱死制動(dòng)器的穩(wěn)定性和控制系統(tǒng)中是有用的。
[0070]本主題滑移角估計(jì)系統(tǒng)和方法10在圖9的塊水平圖解中示出。一個(gè)或多個(gè)壓電彎曲傳感器14安裝到車輛支承輪胎12的每個(gè)側(cè)壁16上。彎曲傳感器14是市場(chǎng)上可買到的類型，當(dāng)傳感器承受彎矩時(shí)其將產(chǎn)生檢測(cè)信號(hào)。當(dāng)除去彎矩時(shí)，傳感器恢復(fù)其不彎曲條件。分別安裝在內(nèi)和外側(cè)壁上的每個(gè)傳感器14因此將產(chǎn)生圖4A至4C所示形狀的信號(hào)。也安裝到輪胎12上的是監(jiān)控輪胎腔體內(nèi)的空氣壓力的輪胎壓力監(jiān)控系統(tǒng)(TPMS)18。信號(hào)處理單元20接收來(lái)自內(nèi)和外側(cè)壁壓電傳感器14的傳感器信號(hào)和來(lái)自TPMS單元的壓力數(shù)據(jù)。輪胎內(nèi)和外側(cè)壁應(yīng)變傳感器信號(hào)22通過(guò)峰值檢測(cè)處理分析以發(fā)現(xiàn)信號(hào)峰值24 ;提取信號(hào)曲線26的線性部分；并且通過(guò)最小二乘法應(yīng)用擬合直線以擬合曲線的提取的線性部分。然后估計(jì)內(nèi)和外曲線的提取的線性部分的信號(hào)斜率中的差值并且與用于輪胎12的預(yù)先存儲(chǔ)的存儲(chǔ)器數(shù)據(jù)庫(kù)相比較?；趦?nèi)和外側(cè)壁傳感器曲線之間的估計(jì)的斜率差值，估計(jì)的滑移角從數(shù)據(jù)庫(kù)提取出。
[0071]此外，如在此全部合并作為參考的合并的共同待決美國(guó)申請(qǐng)序號(hào)13/609,695中所述，輪胎12上的負(fù)載估計(jì)是與安裝在輪胎中的壓電彎曲傳感器14使用相同的傳感器信號(hào)作出的。內(nèi)和外側(cè)壁信號(hào)進(jìn)行平均以確定平均信號(hào)功率估計(jì)34。從預(yù)產(chǎn)生的存儲(chǔ)器數(shù)據(jù)庫(kù)36，作出負(fù)載估計(jì)38。負(fù)載估計(jì)可以獨(dú)立地使用以告知使用者-操作者過(guò)載情況或車輛控制和穩(wěn)定性系統(tǒng)的工作性能。此外，估計(jì)的負(fù)載可以合并至在滑移角估計(jì)32的性能中使用的數(shù)據(jù)庫(kù)存儲(chǔ)表。由于圖9算法作出的滑移角估計(jì)因此在車輛控制和例如制動(dòng)的穩(wěn)定性系統(tǒng)中可以應(yīng)用。
[0072]如將從圖1A至IC ;圖2A至2C ;和圖3A至3C的圖形的滑移角相關(guān)性研究中將會(huì)理解，本主題滑移角估計(jì)系統(tǒng)和方法已經(jīng)在實(shí)驗(yàn)上有效。在圖1A至IC中，示出了用于O度的滑移角在1000，1300，和1600磅的輪胎負(fù)載時(shí)的外和內(nèi)側(cè)壁信號(hào)的側(cè)壁剪應(yīng)變信號(hào)。將要注意的是，內(nèi)和外側(cè)壁信號(hào)的曲線是有區(qū)別的并且因此能夠通過(guò)圖9的算法進(jìn)行斜率估算和比較。將要預(yù)期對(duì)于O度滑移角的內(nèi)和外側(cè)壁傳感器的曲線接近地比較。
[0073]圖2A至2C中，圖形示出了對(duì)于相同的三個(gè)負(fù)載條件，但在I度的滑移角。來(lái)自內(nèi)和外側(cè)壁信號(hào)的曲線值得注意的是，如將預(yù)期的在它們的斜率差值中存在更多差異。圖3A至3C示出了用于3度的滑移角的曲線，并且顯示在內(nèi)和外側(cè)壁傳感器信號(hào)之間仍有更大的斜率差異。
[0074]圖4A至4C概括了在選擇1000，1300，和1600磅的輪胎負(fù)載條件時(shí)來(lái)自內(nèi)和外側(cè)壁壓電傳感器的傳感器信號(hào)的結(jié)果。內(nèi)和外側(cè)壁傳感器曲線之間的形狀變化以及對(duì)應(yīng)的斜率差值中的變化證實(shí)了負(fù)載估計(jì)數(shù)據(jù)38與用于作出圖9的滑移角估計(jì)32的滑移角存儲(chǔ)器數(shù)據(jù)的結(jié)合。圖5A是示出了在1600磅的輪胎負(fù)載處在-3度的滑移角時(shí)的放大的內(nèi)和外側(cè)壁傳感器信號(hào)。兩個(gè)信號(hào)的斜率之間的區(qū)別的方法通過(guò)用于每個(gè)曲線的角度Θ示出。在圖5A中斜率被區(qū)分的曲線的示出的區(qū)域可以不是最精確的，但示出了兩個(gè)曲線之間的區(qū)別的斜率是可能的。
[0075]在圖5B中，進(jìn)一步的圖解由在1600磅的負(fù)載和-3度的滑移角處內(nèi)和外側(cè)壁傳感器曲線之間的區(qū)別組成。圖5B進(jìn)一步示出了由每個(gè)曲線的線性部分產(chǎn)生的傾斜角Θ的直線估計(jì)是可證明地并且分析上可能的。圖6A示出了在圖9算法的步驟24中使用的側(cè)壁傳感器信號(hào)曲線。對(duì)由每個(gè)側(cè)壁中應(yīng)變傳感器產(chǎn)生的每一內(nèi)和外側(cè)壁傳感器曲線檢測(cè)信號(hào)峰值40，42。圖6B通過(guò)提取曲線的一個(gè)線性部分44用于斜率分析示出了圖9的步驟26。對(duì)于圖6B的研究，選擇的曲線的部分是圖6A中估計(jì)的信號(hào)峰值34的左邊的信號(hào)的約三分之一(1/3)(步驟24)。內(nèi)和外側(cè)壁信號(hào)曲線的等價(jià)的提取部分用于斜率比較和分析的目的。圖7A示出了圖9的步驟28，由于線48以最小二乘法感測(cè)擬合每一內(nèi)和外側(cè)壁傳感器曲線的提取部分46。線擬合結(jié)果產(chǎn)生了用于外側(cè)壁數(shù)據(jù)2.24e-006和內(nèi)側(cè)壁數(shù)據(jù)3.91e_006的均方誤差(R)。圖7B示出了使用每一內(nèi)和外側(cè)壁傳感器曲線的線性部分的斜率估計(jì)(圖9的步驟30)，產(chǎn)生了 01和θ2的斜率估計(jì)。圖8示出了用于三個(gè)負(fù)載水平:1000，1300，和1600磅的斜率差異[度]與滑移角[度]的概括圖形。將要理解的是反映在圖8中的類型的數(shù)據(jù)可能對(duì)于具體的輪胎產(chǎn)生并且存儲(chǔ)在存儲(chǔ)器數(shù)據(jù)庫(kù)中。一旦斜率差值91-02和估計(jì)的負(fù)載從圖9的系統(tǒng)和方法確定，存儲(chǔ)器數(shù)據(jù)庫(kù)可以查詢以對(duì)應(yīng)于斜率差值和負(fù)載標(biāo)準(zhǔn)確認(rèn)滑移角。
[0076]由上述，將要理解支承車輛的每個(gè)輪胎的兩個(gè)側(cè)壁上的應(yīng)變被同時(shí)地監(jiān)控。來(lái)自安裝到每個(gè)輪胎側(cè)壁上的應(yīng)變傳感器的信號(hào)通過(guò)發(fā)現(xiàn)信號(hào)峰值并且提取相對(duì)于檢測(cè)到的信號(hào)峰值的信號(hào)曲線的線性部分而進(jìn)行分析。直線以最小二乘法感測(cè)的方式擬合提取的曲線并且估計(jì)擬合線斜率中的差值。作用斜率差值至輪胎具體的、負(fù)載調(diào)整的數(shù)據(jù)庫(kù)將產(chǎn)生滑移角的估計(jì)。
[0077]根據(jù)在此提供的描述本發(fā)明中的變化是可能的。盡管為了討論本發(fā)明已經(jīng)示出了某些典型實(shí)施例和細(xì)節(jié)，但對(duì)本領(lǐng)域技術(shù)人員而言將顯而易見(jiàn)的是在不背離本發(fā)明的范圍的情況下可以作出各種變化和修改。因此，將要理解，在由以下所附權(quán)利要求限定的本發(fā)明的完全旨在范圍內(nèi)，在具體實(shí)施例中可以作出改變。
【權(quán)利要求】
1.一種用于估計(jì)車輛輪胎滑移角的滑移角估計(jì)系統(tǒng)，其特征在于，其包括: 支承車輛的至少一個(gè)輪胎； 第一和第二應(yīng)變感測(cè)裝置，其固定到輪胎的相對(duì)的各自的第一和第二輪胎側(cè)壁，以可操作地測(cè)量各自的第一和第二側(cè)壁中的輪胎應(yīng)變，第一和第二應(yīng)變感測(cè)裝置的每個(gè)產(chǎn)生表示各自的輪胎側(cè)壁內(nèi)存在的應(yīng)變的側(cè)壁應(yīng)變信號(hào)； 輪胎滑移角估計(jì)裝置，其用于基于來(lái)自第一和第二應(yīng)變感測(cè)裝置的側(cè)壁應(yīng)變信號(hào)的比較計(jì)算輪胎滑移角。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的滑移角估計(jì)系統(tǒng)，其特征在于，第一和第二側(cè)壁應(yīng)變感測(cè)裝置的每個(gè)包括分別安裝在第一和第二輪胎側(cè)壁的軸向向內(nèi)表面上的應(yīng)變感測(cè)裝置。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的滑移角估計(jì)系統(tǒng)，其特征在于，來(lái)自第一和第二應(yīng)變感測(cè)裝置的側(cè)壁應(yīng)變信號(hào)的每個(gè)包括可操作地表示各自的第一和第二側(cè)壁的側(cè)壁偏轉(zhuǎn)的信號(hào)曲線。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的滑移角估計(jì)系統(tǒng)，其特征在于，滑移角估計(jì)裝置包括用于檢測(cè)來(lái)自第一和第二應(yīng)變感測(cè)裝置的側(cè)壁應(yīng)變信號(hào)曲線中的峰值的信號(hào)峰值檢測(cè)裝置；用于提取側(cè)壁應(yīng)變信號(hào)曲線的線性部分的提取裝置；用于擬合側(cè)壁應(yīng)變信號(hào)曲線的提取的線性部分的直線的最小二乘法擬合裝置；以及用于確定側(cè)壁應(yīng)變信號(hào)曲線的提取的線性部分的斜率的斜率估計(jì)裝置。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的滑移角估計(jì)系統(tǒng)，其特征在于，還包括用于確定來(lái)自第一和第二應(yīng)變感測(cè)裝置的側(cè)壁應(yīng)變信號(hào)曲線的提取的線性部分的斜率中的差值的計(jì)算裝置。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的滑移角估計(jì)系統(tǒng)，其特征在于，還包括用于對(duì)應(yīng)于來(lái)自第一和第二應(yīng)變感測(cè)裝置的側(cè)壁應(yīng)變信號(hào)曲線的提取的線性部分的斜率中的差值的產(chǎn)生滑移角估計(jì)的存儲(chǔ)器數(shù)據(jù)庫(kù)。`
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的滑移角估計(jì)系統(tǒng)，其特征在于，還包括從來(lái)自第一和第二應(yīng)變感測(cè)裝置的側(cè)壁應(yīng)變信號(hào)曲線產(chǎn)生輪胎上的估計(jì)的負(fù)載的負(fù)載估計(jì)裝置。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的滑移角估計(jì)系統(tǒng)，其特征在于，存儲(chǔ)器數(shù)據(jù)庫(kù)對(duì)應(yīng)于由從負(fù)載估計(jì)裝置估計(jì)的負(fù)載調(diào)整的來(lái)自第一和第二應(yīng)變感測(cè)裝置的側(cè)壁應(yīng)變信號(hào)曲線的提取的線性部分的斜率中的差值產(chǎn)生滑移角估計(jì)。
9.一種用于估計(jì)車輛輪胎滑移角的滑移角估計(jì)方法，其特征在于，其包括: 安裝第一和第二應(yīng)變感測(cè)裝置至支承車輛的輪胎的相對(duì)的各自的第一和第二輪胎側(cè)壁上，第一和第二應(yīng)變感測(cè)裝置可操作地測(cè)量各自的第一和第二側(cè)壁中的輪胎應(yīng)變； 從第一和第二應(yīng)變感測(cè)裝置產(chǎn)生表示各自的輪胎側(cè)壁內(nèi)存在的應(yīng)變的側(cè)壁應(yīng)變信號(hào); 基于來(lái)自第一和第二應(yīng)變感測(cè)裝置的側(cè)壁應(yīng)變信號(hào)的比較確定輪胎滑移角估計(jì)。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的滑移角估計(jì)方法，其特征在于，還包括分別安裝第一和第二側(cè)壁應(yīng)變感測(cè)裝置的每個(gè)的應(yīng)變感測(cè)裝置到第一和第二輪胎側(cè)壁的軸向向內(nèi)表面上；并且還包括: 通過(guò)分別安裝到第一和第二側(cè)壁上的第一和第二應(yīng)變感測(cè)裝置測(cè)量第一和第二側(cè)壁的偏轉(zhuǎn)；檢測(cè)來(lái)自第一和第二應(yīng)變感測(cè)裝置的側(cè)壁應(yīng)變信號(hào)中的峰值； 從每個(gè)側(cè)壁應(yīng)變信號(hào)提取等同的線性部分；通過(guò)最小二乘法擬合裝置擬合側(cè)壁應(yīng)變信號(hào)的提取的線性部分的直線；以及估計(jì)側(cè)壁應(yīng)變信號(hào)的提取的線`性部分的斜率。
【文檔編號(hào)】B60C23/06GK103863029SQ201310650288
【公開日】2014年6月18日 申請(qǐng)日期:2013年12月6日 優(yōu)先權(quán)日:2012年12月7日
【發(fā)明者】K.B.辛赫, A.W.帕森斯, M.恩格爾 申請(qǐng)人:固特異輪胎和橡膠公司