智能轮胎系统



智能轮胎系统

车辆的大多数行为都是由轮胎力确定的，包括轮胎的纵向力（Fx）、侧向力（Fy）和垂向力（Fz）。然而，传统的轮胎力测量方法必须通过偏航率传感器和加速度传感器数据进行换算估计才能够获得。但是这样的估计结果会由于轮胎变形量和路面附着系数的不同而出现误差，所以基于动力学原理对轮胎力做出准确估计依然比较困难。为了克服这样的限制，对轮胎力的直接测量研究目前正在进行中。传感器直接测量轮胎力大致可分为两种方法：一种将传感器放置在轮胎内部进行测量；另一种是将传感器放在轮毂进行测量。

主要研究了传感器放置在轮胎内部的轮胎力测量方法。这种方法需要在轮胎内侧安装应变传感器，并将应变信号以无线信号的形式发送给车上的接收装置，接收装置读取数据后，通过CAN总线发送到i-tire ECU（电子控制单元），经过相应的转换与计算可以获得相应的轮胎力。智能轮胎系统的整体系统配置结构如图1所示。

传感器安装在轮胎的内衬层内，用于检测该轮胎的变形量。SAW集成信号读取设备可以接收轮胎应变传感器所发出的无线信号，经由CAN总线将所接受的应变信号传递给i-Tire ECU，i-Tire ECU可以根据应变信号计算出相应的轮胎力，然后，轮胎力信息通过CAN总线发送到其它控制系统。此智能轮胎系统的关键在于传感器以及i-Tire ECU的研发。①传感器：用于测量轮胎应变的传感器大致可分为连接到轮毂的应变传感器和安装在轮胎内橡胶表面的应变传感器两类。而轮胎力传感器的构造包括应变传感器和无线通信两部分。②i-Tire ECU：由于传感器所测得的信号为轮胎应变信号而非轮胎力，所以需要编制一套变换算法，从而可以将应变信息转换轮胎力。i-Tire ECU中所嵌入的这套轮胎力转换算法可分为Fy算法和Fz算法，该算法是用C语言编制实现的，并且接受了台架系统测试和实车试验的测试。

此外，在硬件方面，3个CAN接口信道被配置成从该SAW集成信号读取设备与i-Tire ECU之间传递应变信号的通道。

本研究验证了i-Tire ECU以及嵌入式轮胎力传感器在轮胎力测量领域的潜力。

Hee Young Jo et al. SAE 2013-01-0744.

编译：张玉伦