汽車側(cè)翻穩(wěn)定性能動態(tài)監(jiān)測及報警系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】汽車側(cè)翻穩(wěn)定性能動態(tài)監(jiān)測及報警系統(tǒng)，屬于汽車電子及安全【技術(shù)領(lǐng)域】。該系統(tǒng)所述側(cè)向加速度傳感器、側(cè)傾角傳感器輸出和信息采集及控制單元輸入相連；信息采集及控制單元輸出與報警裝置輸入相連。對應(yīng)某一側(cè)向加速度，所述信息采集及控制單元根據(jù)實際采集的側(cè)傾角信號以及所述的基準(zhǔn)側(cè)傾角信號的大小，對汽車的側(cè)翻穩(wěn)定性能危險級別評估，根據(jù)評估的危險級別傳遞信號給報警裝置對駕駛員進行報警。本發(fā)明增加了系統(tǒng)的可靠性，對預(yù)防因側(cè)翻穩(wěn)定性能異常導(dǎo)致的交通事故具有極大的幫助作用；可根據(jù)側(cè)翻穩(wěn)定性能異常的程度來采用分級報警；系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡單，易于實現(xiàn)，成本低廉。
【專利說明】汽車側(cè)翻穩(wěn)定性能動態(tài)監(jiān)測及報警系統(tǒng)
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]汽車側(cè)翻穩(wěn)定性能動態(tài)監(jiān)測及報警系統(tǒng)屬于汽車電子及安全【技術(shù)領(lǐng)域】。
【背景技術(shù)】
[0002]側(cè)翻按照機理的不同分為絆倒型側(cè)翻和非絆倒型側(cè)翻。目前研究集中在非絆倒型側(cè)翻上，包括車輛結(jié)構(gòu)參數(shù)、環(huán)境等對側(cè)翻的影響、車輛側(cè)翻預(yù)警算法及主動防側(cè)翻控制系統(tǒng)等；而主動防側(cè)翻控制系統(tǒng)主要分為主動預(yù)警裝置和主動控制裝置。由于主動預(yù)警裝置具有配置簡單、成本低廉、安裝簡易等特點，應(yīng)用市場廣闊。目前研究主要針對即將發(fā)生的側(cè)翻危險進行預(yù)警，由于側(cè)翻危險發(fā)生的時間很短，很多側(cè)翻預(yù)警所起的作用有限。
[0003]開發(fā)一種汽車側(cè)翻穩(wěn)定性能動態(tài)監(jiān)測及報警系統(tǒng)，在車輛運行過程中發(fā)現(xiàn)其側(cè)翻穩(wěn)定性異常后就進行預(yù)警，而不是危險即將發(fā)生時，從而有效預(yù)防側(cè)翻危險的發(fā)生。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明的目的就是開發(fā)一種汽車側(cè)翻穩(wěn)定性能動態(tài)監(jiān)測及報警系統(tǒng)，該系統(tǒng)通過實時監(jiān)測車輛側(cè)向加速度、車輛側(cè)傾角之間的對應(yīng)關(guān)系的變化情況，以判斷汽車側(cè)翻穩(wěn)定性能是否因懸架故障、輪胎故障、載重分布不均、路面橫坡、路面濕滑等原因造成的車輛側(cè)翻穩(wěn)定性能異常，及時提醒駕駛員采取安全措施，保障安全行車。該監(jiān)測及報警系統(tǒng)從整體上對汽車側(cè)翻穩(wěn)定性能進行監(jiān)測，既能夠在其側(cè)翻穩(wěn)定性能異常時給駕駛員提供及時預(yù)警信息，更為重要的是能夠預(yù)測汽車側(cè)翻穩(wěn)定性能的變化趨勢，為安全行車提供了一種有效的危險預(yù)防技術(shù)。
[0005]本發(fā)明是汽車運行安全性能監(jiān)測的重要內(nèi)容，通過對汽車側(cè)翻穩(wěn)定性能的實時監(jiān)測，判斷汽車側(cè)翻穩(wěn)定性能的狀態(tài)，性能異常情況下及時向駕駛員提供報警信息，預(yù)防交通事故。該汽車側(cè)翻穩(wěn)定性能監(jiān)測及報警系統(tǒng)硬件結(jié)構(gòu)組成如圖1所示。該系統(tǒng)主要利用車輛側(cè)向加速度傳感器和側(cè)傾角傳感器采集車輛的側(cè)向加速度和側(cè)傾角，利用信息采集及控制單元預(yù)先存儲該車輛側(cè)翻穩(wěn)定性能良好以及滿足國家標(biāo)準(zhǔn)基本要求的情況下的關(guān)系曲線，車輛運行過程中，實時監(jiān)測二者關(guān)系曲線的變化情況，如果懸架、輪胎出現(xiàn)問題、載荷分布不均等造成側(cè)翻穩(wěn)定性能的降低，反應(yīng)在側(cè)向加速度和側(cè)傾角的關(guān)系的變化上，則表現(xiàn)為同等的側(cè)向加速度對應(yīng)的側(cè)傾角將變大，如圖2所示，曲線I是車輛側(cè)翻穩(wěn)定性能良好情況下的曲線，若側(cè)翻穩(wěn)定性能降低，則可能變?yōu)榍€2所示的曲線。信息采集及控制單元根據(jù)一定的判定準(zhǔn)則，判斷是否需要向駕駛員提供側(cè)翻穩(wěn)定性能降低的報警信息，以提醒駕駛員。信息采集及控制單元還可以定期記錄汽車側(cè)向加速度與側(cè)傾角之間的變化情況，預(yù)測側(cè)翻穩(wěn)定性能變化的趨勢，為駕駛員提供預(yù)警信息，幫助駕駛員及早發(fā)現(xiàn)問題，保證車輛能夠在側(cè)翻穩(wěn)定性能良好情況下運行，保障行車安全。
[0006]本發(fā)明通過實時監(jiān)測汽車側(cè)向加速度與側(cè)傾角之間的變化情況，監(jiān)測側(cè)翻穩(wěn)定性能的變化，其突出特點體現(xiàn)在:首先，在車輛運行過程中監(jiān)測其側(cè)翻穩(wěn)定性異常后就進行預(yù)警，而不是側(cè)翻即將發(fā)生時，從而有效的預(yù)防側(cè)翻危險的發(fā)生。第二，從總體上監(jiān)測側(cè)翻穩(wěn)定性能的狀況，與單個部件分別進行監(jiān)控報警的裝置相比，既增加了系統(tǒng)的可靠性，又降低了成本；第三，能夠記錄側(cè)翻穩(wěn)定性能變化的整個過程，可以預(yù)測側(cè)翻穩(wěn)定性能變化的趨勢，對預(yù)防因側(cè)翻穩(wěn)定性能異常造成的交通事故具有極大的幫助作用；第四，該系統(tǒng)在在用車使用時，對在用車基本不用改造，主要是外裝側(cè)向加速度傳感器和側(cè)傾角傳感器，容易安裝實現(xiàn)；第五，報警系統(tǒng)既可以采用語音報讀的方式，也可以采用蜂鳴的方式進行，可根據(jù)側(cè)翻性能變化的程度，采用分級的方式向駕駛員提供不同級別的報警；第六，系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡單，易于實現(xiàn)，成本低廉，既可在新開發(fā)的車型上應(yīng)用，也可在在用車上改裝使用。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0007]圖1本發(fā)明系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖
[0008]圖2汽車側(cè)向加速度與側(cè)傾角關(guān)系曲線示意圖
[0009]圖3本發(fā)明信息采集電路原理圖
[0010]圖4本發(fā)明語音和蜂鳴報警電路原理圖
【具體實施方式】
[0011]圖1所示為本發(fā)明裝置的硬件結(jié)構(gòu)框圖，其主要包括三個部分:信號感知部分、信號采集及控制單元、報警提示單元。下面結(jié)合圖和實例對本發(fā)明各部分分別進一步說明。
[0012]1、信號感知部分
[0013]信號感知部分由側(cè)向加速度傳感器、側(cè)傾角傳感器組成，分別感知側(cè)向加速度、車輛側(cè)傾角信號，側(cè)向加速度傳感器將側(cè)向加速度轉(zhuǎn)化為電壓信號輸出到信息采集及控制單元，側(cè)傾角傳感器將側(cè)傾角轉(zhuǎn)化成數(shù)字信號輸出到信息采集及控制單元。在本發(fā)明實例中，車輛側(cè)向加速度傳感器采用朗斯壓電加速度傳感器LC0108，量程10g，分辨率0.002g，精度0.25%，靈敏度500mv/g，側(cè)傾角傳感器采用中星環(huán)宇ZX-VG320A，量程± 180。，精度0.5。，二者安裝在駕駛員左側(cè)操作臺下方的平整位置，并盡量靠近。
[0014]2、信息采集及控制單元
[0015]信息采集及控制單元所用芯片型號為LM3S1958，其主要實現(xiàn)I路AD轉(zhuǎn)換、串口數(shù)據(jù)采集及運行報警決策算法等功能。
[0016]I路AD轉(zhuǎn)換電路用于將車輛側(cè)向加速度傳感器輸出的電壓信號轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號，AINO連接側(cè)向加速度傳感器輸出信號，ADCO連接單片機AD 口，R19、R20構(gòu)成分壓電路，R18、C25實現(xiàn)濾波減噪，二極管D4保證單片機AD端口輸入電壓不超過3.3V。側(cè)傾角傳感器采用串口采集，單片機采用MAX232芯片進行電平轉(zhuǎn)換，使得TTL電平轉(zhuǎn)換為RS232電平，通過DB9串口形式采集傳感器信號。信號采集原理如圖3所示。
[0017]信息采集及控制單元預(yù)先存儲車輛在側(cè)翻穩(wěn)定性能良好及滿足國家相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)基本要求情況下的側(cè)向加速度和側(cè)傾角之間的關(guān)系曲線。在車輛使用過程中，利用上述信號感知部分實時采集側(cè)向加速度和側(cè)傾角關(guān)系曲線的變化情況，如果存在因懸架故障、輪胎故障、載重分布不均、路面橫坡、路面濕滑等原因造成的車輛側(cè)翻穩(wěn)定性能異常，反映在側(cè)向加速度和側(cè)傾角關(guān)系曲線的變化上，則表現(xiàn)為在同等的側(cè)向加速度，側(cè)傾角將變大或者變小，如圖2所示。曲線I是汽車側(cè)翻穩(wěn)定性能良好情況下的曲線。曲線2為僅能滿足國家標(biāo)準(zhǔn)最基本要求的側(cè)翻穩(wěn)定性能曲線。例如，車型與車輛狀態(tài)不同，曲線2將有所不同，需要提前對其進行標(biāo)定。
[0018]GB 7258《機動車運行安全技術(shù)條件為規(guī)定“客車在整備運行狀態(tài)質(zhì)量下按照相關(guān)規(guī)定加載至最不利的載荷狀態(tài)時，向左側(cè)和右側(cè)傾斜最大側(cè)傾穩(wěn)定角不允許小于28。”，《營運客車安全技術(shù)條件》規(guī)定“營運客車在滿載條件下沿特定曲線勻速行駛，在不發(fā)生側(cè)翻或側(cè)滑條件下，測得的車輛簧載質(zhì)量質(zhì)心處的最大向心加速度應(yīng)能達(dá)到0.4g”。因此，對于營運客車來說，圖中的曲線I即為0.4g的加速度引起的側(cè)傾角為28°對應(yīng)的側(cè)翻穩(wěn)定性能曲線。對應(yīng)某一側(cè)向加速度，將車輛側(cè)傾角傳感器采集到的實際側(cè)傾角表示為，曲線I對應(yīng)的側(cè)傾角為Φ1;曲線2對應(yīng)的側(cè)傾角為Φ2，車輛最大側(cè)傾穩(wěn)定角為Φ_，設(shè)定報警級別G如下:
[0019]表1報警級別
[0020]
【權(quán)利要求】
1.汽車側(cè)翻穩(wěn)定性能動態(tài)監(jiān)測及報警系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括車輛側(cè)向加速度傳感器、車輛側(cè)傾角傳感器、信息采集及控制單元和報警裝置； 車輛側(cè)向加速度傳感器采集車輛側(cè)向加速度信號；車輛側(cè)傾角傳感器采集車輛側(cè)傾角信號；信息采集及控制單元接收車輛側(cè)向加速度傳感器和車輛側(cè)傾角傳感器輸出的信號并進行處理，根據(jù)處理信息將信號傳遞給報警裝置； 車輛側(cè)向加速度傳感器、車輛側(cè)傾角傳感器輸出分別和信息采集及控制單元輸入相連；信息采集及控制單元輸出與報警裝置輸入相連； 所述信息采集及控制單元根據(jù)國家標(biāo)準(zhǔn)GB 7258《機動車運行安全技術(shù)條件》和《營運客車安全技術(shù)條件》標(biāo)定滿足其要求的側(cè)翻穩(wěn)定性能曲線和側(cè)翻穩(wěn)定性能良好的側(cè)翻穩(wěn)定性能曲線，并將其作為判斷汽車側(cè)翻穩(wěn)定性能高低的基準(zhǔn)02和Φ1; 對應(yīng)某一側(cè)向加速度，將車輛側(cè)傾角傳感器采集到的實際側(cè)傾角表示為，曲線I對應(yīng)的側(cè)傾角為，曲線2對應(yīng)的側(cè)傾角為Φ2，車輛最大側(cè)傾穩(wěn)定角為Φ_，設(shè)定報警級別G如下: 表1報警級別<img/
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的汽車側(cè)翻穩(wěn)定性能動態(tài)監(jiān)測及報警系統(tǒng)，其特征在于，所述信息采集及控制單元為德州儀器(TI) 32位單片機LM3S1958。
3.根據(jù)權(quán)利I要求所述的報警裝置，報警提示單元主要包括語音報讀模塊和蜂鳴器。對應(yīng)于信息采集與控制單元產(chǎn)生的四個報警級別，報警提示單元的報警方式也對應(yīng)有四種狀態(tài)，如表2所示: 表2報警方式<img/
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的汽車側(cè)翻穩(wěn)定性能動態(tài)監(jiān)測及報警系統(tǒng)，其特征在于，所述車輛側(cè)向加速度傳感器為朗斯壓電加速度傳感器LC0108。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的汽車側(cè)翻穩(wěn)定性能動態(tài)監(jiān)測及報警系統(tǒng)，其特征在于，所述車輛側(cè)傾角傳感器為中星環(huán)宇ZX-VG320A。
【文檔編號】B60R16/02GK103625360SQ201210311114
【公開日】2014年3月12日 申請日期:2012年8月29日 優(yōu)先權(quán)日:2012年8月29日
【發(fā)明者】李文亮, 周煒, 尤寧, 晉杰 申請人:交通運輸部公路科學(xué)研究所