基于ccd的智能轮胎检测装置研究

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1、图卜2带有SWT传感器的智能轮胎Fig．1—2IntelligenttirewithSWTsensor．注：l磁场传感器；2带有两种不同磁性的条纹；Fj本精工(NSK)的智能轮胎使用霍尔元件和磁编码器来检测轴承内位移(图1—3)。该编码器为环形，沿圆周将V字形的磁化部分像豁口一样形成数层(V字形的底部重叠配置)。相关元件配置在内轮上，外轮每隔120。配置3组(每组2个)霍尔元件(成组的霍尔元件配置在与连接v字底部的中心线对称的位置)。轮胎横向受力时，内轮沿车轴平行方向偏离外轮；轮胎上下前后受力时，内轮沿车轴垂直方向偏离外轮，因此可

2、通过6个霍尔元件检测出位移的变化。图l-3NSK的内置轮胎受力检测传感器的轮毂组件Fig．1-3NSK'sbuilt-intireforcesensorsdetectofwheelscomponents伴随轮胎的旋转，各霍尔元件发出的脉冲信号相位差会依据位移的变化而变化，因此可以检测出位移变化。然后将位移分解成横向力、上下力、前后力等各方向的分支，依据轴承的刚性特性将位移换算成力。灵敏度比过去使用陀螺传感器的方式提高了约10倍，可检测出lOms级别的轮胎受力。APOLLO计划中提出了一种H1具有测量轮胎变形，进而有助于了解路面情况

3、，轮胎和路面的相互作用力的智能轮胎，结构为：在轮胎底部安装了一个LED，它发出的光将照到SPD传感器上，当轮胎滚动时，胎面将发生变形，带动LED发生位移，光照射到SPD传感器上的位置也会发生变化(如图1—4)，并引起SPD引脚上的电流的变化，通过检测这些电流并经AD转换后由单片机处理，将得出轮胎的变形情况如：侧向(横向)弹性变形和切向(圆周方向)弹性变形等。在图1．4为其工作原理示意图，图1．5是其安装在轮毂上的图片，图1-6其轮胎内的发光二极管安装示意图。装置的应用包括ABS、TCS和ESP系统等，具有良好的前景。喃霆龄一。。一

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7、性有着极其重要的影响，自五十年代以来汽车工程师和轮胎工程师对其进行了大量的研究，胎面变形是其主要内容之一。人们正在开发研制汽车智能轮胎系统，在汽车行驶期间，能够感知到轮胎自身的状态，最近10年，世界各大轮胎制造商纷纷加大了智能轮胎的开发力度，已经试制出一些产品并投入局部应用陋¨9。。确保汽车能够按照驾驶员的期望安全平顺地行驶所必需的力，例如：驱动力、制动力、换向力和车辙保持力等，都产生于轮胎与路面之间的摩擦接触面上。因此，在该摩擦接触面上是否能够可靠地产生足够大的摩擦力，极大地影响着汽车的行驶安全性。另一方面，如果汽车能够随时感知

8、到轮胎与路面之间的摩擦接触情况，例如，路面对轮胎所能提供的最大驱动力或制动力等，那么，汽车的各种主动安全电控装置(ABS、ASR、EBD、CBC、ESP和ACC等)便能够最佳地发挥其功能，因为借助这些安全装置提高汽车安全性，最终都是通过对轮胎与路面之间的接触状况按照设定的准则进行干涉来实现的。ABS、TCS和ESPn阳系统将轮胎速度传感器的信号与一些和司机意图有关的附加信息(例如拐弯角传感器)以及与车辆动态特性有关的信息(横摆率传感器和横向加速度)一起处理，以识别出不稳定的车辆运动，并加以控制。ESP系统控制横摆率。横摆率的期望值

9、是其车辆模型在线生成的。在确定的情况下，比如控制偏差(tip真实值与期望值之闻的差异)较小时，横偏角(车辆纵轴与速度矢量闻的角度)是容许的。在这些情况下，横偏角可以受到限制。在司机拐弯的时候，由于增大了控制偏差，因而导致更大程度的控制干预。如果除了横摆率之外，横偏角也能被加以控制的话，可以提高控制质量并且降低对司机的要求。但是现在的技术还无法应用于未来的ESP系统的横偏角的壹接测量。霹靠豹横偏角，不论是用数学方法求解，还是借助于车辆动态模型的帮助，都由于道路斜坡和轮胎非线性特性的影响而存在着缺陷。但是，如果轮胎的纵向力和横向力可以

10、直接测量，就可以为车辆动态模型提供数据保障，并可以将横偏角的测算提高到可以控制的水平。由于新的车辆控制系统有轮胎力的支持，所以可将普通的ESP系统与智能轮胎结合起来，并增加了横偏角控制的功能。通过控制横摆率和横偏角，对车辆稳定性的控制更加灵敏，而且