[发明专利]基于OBD的车辆质量动态测量装置及测量方法

权利要求书

1.基于OBD的车辆质量动态测量装置，其特征在于包括OBD接口与嵌入式测量装置两部分，OBD可以实时输出发动机转矩、车辆位置、车辆速度以及车辆加速度数据；嵌入式测量装置包括微处理器、电源模块、通信模块、传感器模块、存储模块、报警模块、总线接口；微处理器与电源模块、通信模块、传感器模块、存储模块、报警模块、总线接口连接，控制各个模块的运行并进行数据的处理：电源模块对各模块进行供电，通信模块能够将车辆质量数据传送至远程终端，由管理者对车辆进行实时监控，另外，通信模块要负责将车辆所处路段的滚动摩擦系数接收到微处理器中；传感器模块中包含一个三轴加速度传感器，用以测量当前车辆所行驶路面的倾角，存储模块用以将传感器信息、OBD接口中采集到的数据进行存储，并在其中建立与车型相关的车辆参数嵌入式数据库；报警模块可以发出提示音，在车辆质量超出范围或者质量有持续减少趋势时，能够对司机进行预警；总线接口接收CAN总线的输入数据，将行车数据采集到微处理器中。

2.基于OBD的车辆质量动态测量方法，其特征在于包括以下步骤：

步骤一：行车数据获取

通过OBD接口获取车辆的以下参数：发动机实时扭矩T、车辆实时速度v、车辆实时加速度a、车辆变速箱齿轮比N以及轮胎半径r，并通过三轴加速度传感器采集车辆行驶路面的倾角θ；

步骤二：车辆质量计算

①结合车辆的机械效率η，计算车辆轮胎上的驱动力，计算公式如(1)所示：

F＝T×N×η/r (1)

②当前车辆所受到的阻力由空气阻力、轮胎滚动摩擦力以及与速度方向相反的重力分量构成：

f＝fa+fs+G×sinθ (2)

式(2)中，fa表示空气阻力，fs表示轮胎滚动摩擦力，G＝mg表示车辆受到的重力；具体的，fa与fs的表达式如下：

fa＝1/2×A×ρ×C_D×v² (3)

fs＝μ×G×cosθ(4)

其中，A为车辆的截面积，ρ为空气密度，C_D为阻力系数，μ为滚动阻力系数，其中车辆的截面积、空气密度和阻力系数可以根据车型、车辆位置在测量装置的嵌入式数据库中进行查找，滚动阻力系数可根据车辆的位置在物流公司提供的常用运输线路滚动摩擦系数数据库中获取；

③根据牛顿第二定律，可以得到关于驱动力、摩擦力与车辆加速度的关系：

F-(fa+fs+G×sinθ)＝ma (5)

将式(1)～(4)代入(5)，可得到车辆的质量m：

步骤三：质量数据分析

获取车辆质量数据之后，首先将该数据与车辆自重进行做差，得到车辆的载重；然后将该数据发送给监管人员，即可根据此数据分析出车辆是否超载；再分析连续5次计算的载重值，判断其是否存在连续减少或者突然减少的趋势，若是，则对发出提示音对司机进行预警，否则进入下一次质量测量。

3.如权利要求2中所述的基于OBD的车辆质量动态测量方法，其特征在于，在步骤一中，发动机实时扭矩T、车辆实时速度v、车辆实时加速度a、车辆变速箱齿轮比N以及轮胎半径r，均通过OBD直接获取，车辆行驶路面的倾角θ通过三轴加速度传感器获取；在步骤二中，车辆的截面积A，空气密度ρ，阻力系数C_D，滚动阻力系数μ，均能够根据车型以及车辆位置在嵌入式数据库中获取。

4.如权利要求3中所述的基于OBD的车辆质量动态测量方法，其特征在于，在步骤二中，通过获取的发动机实时扭矩T、车辆实时速度v、车辆实时加速度a、车辆变速箱齿轮比N以及轮胎半径r，车辆的截面积A，空气密度ρ，阻力系数C_D，滚动阻力系数μ，根据牛顿第二定律获取车辆质量的计算方法。