СПОСОБ ДИАГНОСТИКИ СОСТОЯНИЯ НАКАЧКИ ШИНЫ ТРАНСПОРТНОГО СРЕДСТВА
METHOD FOR DIAGNOSING PUMPING CONDITION OF VEHICLE TIRE

Изобретение относится к способу диагностики состояния накачки шины транспортного средства. Предпочтительно, но не исключительно, такой способ можно применять для автотранспортного средства.
В дальнейшем тексте описания понятия «колесо» и «шина» являются эквивалентными.
Это изобретение касается отслеживания понижения давления по меньшей мере в одной из шин автотранспортного средства при помощи непрямого метода.
В целом, система мониторинга давления в шинах (SSPP) предназначена для мгновенного оповещения водителя в случае падения давления в шинах, чтобы он мог незамедлительно произвести подкачку приспущенной шины или ее замену. Такая мера позволяет:
- уменьшить выбросы СО2, причиной которых могло бы стать приспущенное состояние,
- увеличить срок службы шин, и
- повысить безопасность пассажиров за счет устранения риска разрыва шин.
Современные решения SSPP или прямые методы основаны на использовании датчиков давления, устанавливаемых на каждом вентиле колес транспортного средства, с измерением в реальном времени значений давления и температуры. Недостатками этих решений является то, что:
- Шины должны быть адаптированы для установки таких датчиков,
- Датчики давления требуют регулярного обслуживания, чтобы минимизировать риски возникновения неисправности при отслеживании давления,
- Использование датчиков давления приводит к увеличению производственных расходов и расходов на обслуживание.
Новые решения без датчика давления (непрямая система SSPP) предусматривают систему обнаружения понижения давления на основании анализа сигналов на CAN-шине (угол поворота рулевого колеса, угловые скорости, режим двигателя и ускорения). Однако эти новые решения или непрямые методы являются более сложными, чем существующие решения, и их внедрение связано с трудностями. Непрямая система SSPP представляет собой алгоритмы отслеживания понижения давления, которые связаны с большим числом регулировочных параметров. Чтобы оптимизировать все эти параметры и подтвердить полученную конечную регулировку, была разработана большая база данных на основании большого числа испытаний, соответствующих фазам езды. Следовательно, учитывая время моделирования системы на всей этой базе данных, ручное применение алгоритмов отслеживания системы SSPP является сложной, трудоемкой и длительной задачей.
Непрямые системы SSPP, основанные на угловых скоростях колес, включают в себя, кроме всего прочего, два типа алгоритмов отслеживания.
Первый алгоритм отслеживания основан на сравнительном анализе динамических радиусов колес при помощи сигналов угловых скоростей. Действительно, прямым следствием уменьшения динамического радиуса является увеличение угловой скорости колеса. Этот алгоритм, называемый системой обнаружения прокола (SDC), позволяет эффективно обнаруживать любое понижение давления в колесе.
Второй алгоритм основан на спектральном анализе сигналов угловых скоростей. Было установлено, что понижение давления приводит к снижению характеристических частот вибраций транспортного средства и колеса, проявляющемуся в сигнале угловой скорости. Этот алгоритм позволяет обнаруживать понижение давления в нескольких колесах и представляет особый интерес при обнаружении слабых падений давления, накапливающихся после длительного периода езды. Эта система называется системой обнаружения диффузии (SDD).
В рамках экспериментального внедрения и подтверждения алгоритмов обнаружения диффузии SDD были проведены сотни ходовых испытаний на парке транспортных средств при пониженном давлении и без понижения давления на одном или нескольких колесах.
При помощи сигналов колес существующие алгоритмы воспроизводят скорость для каждого колеса, затем на основании этой скорости вычисляют частоту вращения указанного колеса.
Статистические исследования на частотах вращения передних и задних колес показали значительную разность частоты на колесах одного моста, когда одно из двух колес является приспущенным.
Заявленный способ диагностики накаченного состояния колеса позволяет обнаруживать приспущенное состояние колеса относительно накаченного состояния другого колеса одного и того же моста на транспортном средства без учета какой-либо связи с другими колесами.
Объектом изобретения является способ диагностики накаченного состояния шины моста транспортного средства, содержащего первую шину и вторую шину.
Главным отличительным признаком заявленного способа является то, что он содержит следующие этапы:
1
2
- этап определения частоты вращения F первой шины и частоты вращения F второй шины
1
2
- этап определения разности ΔF между частотой вращения F первой шины и частотой вращения F второй шины,
- этап оценки вероятности появления приспущенного состояния одной из указанных шин относительно другой шины путем вычисления отношения абсолютной величины указанной разности ΔF к пороговому значению относительной разности, характеризующему приспущенное состояние между двумя шинами.
Такой способ основан на определении вероятности приспущенного состояния одной шины относительно другой шины одного моста, при этом в качестве главного параметра в рамках указанного способа используют частоту вращения каждого колеса указанного моста. Пороговое значение отображает значительное приспущенное состояние одного колеса по отношению к другому колесу одного и того же моста. Действительно, для надежного обнаружения приспущенного состояния разность между частотами вращения двух колес должна быть достаточно большой.
Предпочтительно этап определения частоты вращения шины представляет собой этап вычисления, осуществляемый на основании скорости указанной шины.
Предпочтительно скорость каждой шины воспроизводят при помощи алгоритмов на основании сигналов колес.
отслеживания
Предпочтительно этап определения разности между частотами вращения двух шин осуществляют путем усреднения указанной разности за данный период Т.
Предпочтительно этап усреднения осуществляют при помощи формулы:
Предпочтительно пороговое значение получают на основании большого числа ходовых испытаний на парке транспортных средств с понижением давления или без понижения давления на одном или нескольких колесах, причем это пороговое значение соответствует максимальной относительной разности, отмеченной во время указанных испытаний.
Предпочтительно заявленный способ диагностики дополнен этапом контроля, на котором при помощи датчика измеряют давление каждой шины, затем сравнивают накаченное состояние каждой шины, полученное при помощи указанного датчика, и накаченное состояние, полученное на основании частоты вращения указанной шины.
Преимуществом заявленного способа диагностики является то, что он не требует обучения и может быть реализован при помощи уже существующих алгоритмов для вычисления частоты вращения каждого колеса. Кроме того, его применение является легким, поскольку для него используют ограниченное число параметров регулировки. Наконец, он позволяет быстро и с высокой надежностью обнаруживать приспущенное состояние.
Далее следует подробное описание предпочтительного варианта осуществления заявленного способа диагностики со ссылками на следующие фигуры:
Фиг. 1 - диаграмма частоты вращения в течение времени, полученная для двух колес одного моста, без понижения давления.
Фиг. 2 - диаграмма частоты вращения в течение времени, полученная для двух колес одного моста, при этом на одном из двух колес произошло значительное понижение давления.
Заявленный способ диагностики позволяет обнаруживать приспущенное состояние одного из двух колес одного моста автотранспортного средства, причем это обнаружение осуществляют на основании анализа частоты вращения каждого колеса указанного моста.
Предполагается, что транспортное средство имеет передний мост и задний мост и что каждый мост содержит левое колесо и правое колесо.
В рамках экспериментального внедрения и подтверждения алгоритмов обнаружения диффузии SDD были проведены сотни ходовых испытаний на парке транспортных средств при пониженном давлении и без понижения давления на одном или нескольких колесах.
При помощи сигналов колес существующие алгоритмы восстанавливают скорость для каждого колеса, затем на основании этой скорости вычисляют частоту вращения указанного колеса.
Статистические исследования по частотам вращения передних и задних колес показали значительную разность частот на колесах одного моста, когда одно из двух колес является приспущенным.
Действительно, как показано на фиг. 1, если на обоих колесах одного моста не произошло понижения давления или на них не проявляется существенное понижение давления, изменения частоты вращения указанных колес в зависимости от времени являются почти одинаковыми.
С другой стороны, как показано на фиг. 2, если на одном из двух колес произошло понижение давления порядка 30% по отношению к другому колесу, наблюдается разность между значениями частоты вращения в течение времени, причем эта разность остается постоянной в течение данного периода. Действительно, частота вращения колеса с значительным понижением давления является меньшей, чем частота вращения колеса, на котором не наблюдается понижение давления.
Для обнаружения приспущенного состояния колеса осуществляют следующие этапы:
- этап вычисления разности частоты одного моста/оси при помощи формулы:
1
2
ΔF = F - F,
1
2
где F является частотой вращения левого колеса, и F является частотой вращения правого колеса,
отслеживания
- этап усреднения разности частоты за период отслеживания Т при помощи формулы:
1
2
- при каждом отслеживании этап оценки вероятностей Р и Р понижения давления соответственно левого колеса и правого колеса одного моста при помощи формул:
2
- Если  и Р = 0
- Если  и
Параметр Порог представляет собой пороговое значение на относительной разности между частотами вращения двух колес, соответствующее приспущенному состоянию между двумя колесами.
1
2
Выбор этого параметра имеет очень большое значение для нормальной реализации предложенного способа. Значение этого параметра необходимо выбирать таким образом, чтобы значения вероятностей Р и Р гарантированно находились между 0 и 1. Как правило, после создания базы данных на основании большого числа испытаний, проведенных в реальных условиях, полученную максимальную относительную разность выбирают в качестве значения порога. Следует заметить, что конечное значение этого параметра Порог будет различаться для каждого транспортного средства. Кроме того, база данных, используемая для выбора параметра Порог, должна содержать результаты испытаний, проведенных в разных условиях езды, например, с разной массой, чтобы гарантировать определенный уровень надежности для заявленного способа.
Регулировочными параметрами этого способа являются:
- фактор пренебрежения при вычислении частоты вращения, который более или менее сглаживает значения частот и ограничивает влияние шума на способ,
- время отслеживания, которое может быть относительно коротким, что и делает способ привлекательным,
- порог разности, который можно корректировать в зависимости от требуемых условий надежности.