CN102686458A - 用于确定道路坡度的方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于确定车辆在上面行驶的道路的坡度的方法，该方法包括在一个瞬时t：a)测量该车辆的这些车轮的旋转速度并且从中推算出该车辆在所述瞬时t的驱动加速度Am(t)；b)测量该车辆在所述瞬时t的总加速度At(t)；c)计算出该车辆在瞬时t所产生的加速度Ar(t)，该加速度等于从该车辆在所述瞬时t的总加速度At(t)中减去该驱动加速度Am(t)；h)根据所述计算出的所产生的加速度Ar(t)确定在该瞬时t的该道路的坡度I(t)、Ip(t)，其特征在于，在步骤d)之后还执行以下这些步骤：d)在所述瞬时t计算示出根据时间T的所产生的加速度Ar(T)的信号的瞬时t的瞬态斜率P(t)；e)将所述计算的瞬态斜率P(t)与一个预先确定的阈值PMAX相比较；并且，f)如果该计算的瞬态斜率P(t)大于所述阈值PMAX，则修正在瞬时t计算的该所产生的加速度Ar(t)以便迫使所述瞬间斜率P(t)在所述瞬时t等于所述预先确定的阈值PMAX；g)使用所述修正的所产生的加速度Ar(t)来在步骤h)中确定在瞬时t的该道路的坡度I(t)、Ip(t)。

Description

用于确定道路坡度的方法

技术领域

本发明涉及用于确定车辆在上面行驶的道路的坡度的方法，该方法包括在一个瞬时t：

a)测量该车辆的这些车轮的旋转速度并且从中推算出在所述瞬时t该车辆的驱动加速度Am(t)，

b)测量该车辆在所述瞬时t的总加速度At(t)，

c)计算出该车辆在瞬时t的所产生的加速度Ar(t)，这个所产生的加速度等于从该车辆在所述瞬时t的总加速度At(t)中减去该驱动加速度Am(t)，

h)依据这个计算出的所产生的加速度Ar(t)来确定在瞬时t该道路的坡度I(t)、Ip(t)。

背景技术

已知的这些用于确定道路坡度的方法是基于计算在瞬时t车辆所产生的加速度Ar(t)，该所产生的加速度是等于从该车辆的总加速度At(t)中减去该驱动加速度Am(t)。在这些已知的方法中，车辆的驱动加速度Am(t)是通过该车辆的这些车轮的旋转速度推算出来的并且车辆的总加速度At(t)是通过一个放置在车辆中的加速度计来测量的。

这些方法具有的缺点是不能在车辆处于静止时、在车辆缓慢移动时、以及当车辆在制动而减慢时的瞬时t对道路的坡度进行确定。

这些已知的方法在所有这三种情况下都会停止对当前道路的坡度进行确定。

发明内容

本发明的一个目的是提供一种用于在任何瞬时t确定道路坡度的方法，这些时刻包括静止时、启动或者非常缓慢地移动时、以及制动时。

为此目的，本发明披露了一种如引言部分中说明的方法，根据这种方法在步骤d)之后执行了以下步骤：

d)在该瞬时t从代表作为时间T的函数的这个所产生的加速度Ar(t)的信号来计算出在瞬时t的瞬态斜率P(t)，

e)将这个计算出的瞬态斜率P(t)与一个预先确定的阈值PMAX相比较，并且

f)如果这个计算出的瞬态斜率P(t)大于所述阈值PMAX，则修正在瞬时t计算出的这个所产生的加速度Ar(t)以便使得这个瞬态斜率P(t)在所述瞬时t等于所述预先确定的阈值PMAX，

g)使用这个修正的所产生的加速度Ar(t)在步骤h)中确定在瞬时t的该道路的坡度I(t)、Ip(t)。

因此，根据本发明的这种方法使得道路的坡度得以确定而无论该车辆的这些运行状态如何，尤其是当它静止、启动或者非常缓慢地移动、或者制动时。为此，代表作为时间变化的这个所产生的加速度（即，这个所产生的加速度的变化速度）的信号的斜率被限制到一个最大值上以便对在某些车辆运行状态下获得的错误的所产生的加速度量值进行修正。

启动时，该车辆的这些车轮的速度传感器不会立即检测到这些车轮的旋转，而加速度计却立即测量到了该车辆的总加速度。计算出的所产生的加速度量值就会失真：它会增加得太过于迅速，因为驱动加速度被错误地测量为零。

车辆正停下或者制动时，车身在其惯性的作用下的向前倾斜会使得这些由加速度计得到的总加速度测量值失真，而车辆的这些车轮的速度传感器会立即指示零或者低速。加速度计于是就记录了总加速度中的多个振荡。于是所产生的加速度与这些总加速度测量值一起振荡。

根据本发明的这种方法通过将这些情况考虑在内而使得能够更加精确地确定道路的坡度。

根据本发明这种方法的其他非限制性的有利特征：

使用在步骤e)中的该阈值PMAX是在瞬时t该车辆的这些运行参数的一个函数；

步骤d)到g)是依据发动机的运行参数而被触发的，并且这些步骤是在触发后对于一个预先确定的持续时间DT1，DT2，DT3的每个瞬时使用与该车辆在该触发的瞬时的这些运行参数相对应的该预先确定的瞬间斜率的阈值PMAX来重复的，该预先确定的持续时间至少是该车辆在该触发的瞬时的所述运行参数的一个函数；

所述预先确定的持续时间是通过一个校正步骤依据所关注的车辆并且是作为该车辆的所述运行参数的一个函数来确定的；

该车辆的所述运行参数包括车轮的旋转速度，步骤d)至g)是该车辆的这些车轮的旋转速度从一个非零量值改变到一个零量值的每个瞬时t使用该瞬态斜率的一个第一阈值PMAX1来触发的，并且这些步骤是在每个后续的瞬时t对于一个第一持续时间DT1来重复的；

该车辆的所述运行参数包括这些车轮的旋转速度以及该车辆的制动踏板的一个激活参数，步骤e)至h)是在该车辆的速度为零并且该制动踏板从指示了这个踏板的激活的一个量值改变到指示了该踏板的解除激活的一个量值的每个瞬时t使用瞬态斜率的一个第二阈值PMAX2来触发的，并且这些步骤是在每个后续瞬时t对于一个第二持续时间DT2来重复的；

该车辆的所述运行参数辆包括这些车轮的旋转速度，步骤d)至g)是在该车辆的这些车轮的旋转速度不是零的每个瞬时t对于一个第三持续时间DT3使用该瞬态斜率的一个第三阈值PMAX3来触发的；并且

该车辆的所述运行参数包括这些车轮的旋转速度、该车辆的制动踏板的一个激活参数以及该车辆的加速踏板的一个激活参数，步骤d)至g)从该车辆的速度为零、该制动踏板的激活参数指示了其激活并且该加速踏板的激活参数指示了其解除激活的每个瞬时t对于一个第四预先确定的持续时间DT4是被停止的。

具体实施方式

通过一个非限定性实例给出的以下说明对于本发明以及它是如何被实施的进行了清楚的解释。

本发明涉及用于确定机动车辆在上面行驶的道路的坡度的方法。

在本案中，这个车辆更具体地装配有多个传感器以及一个纵向加速度计，这些传感器对该车辆的这些非驱动轮随时间T而变化的旋转速度V(t)进行测量，并且该纵向加速度计被附接到该车辆的车身上。

测量这些车轮的旋转速度的这些传感器例如是用来实施该车辆的防抱死制动系统（ABS）的传感器。

该加速度计包括一种测量条件链（measurement conditioning chain），该测量条件链被连接为使得这个加速度计被适配为测量该车辆随时间T变化的总加速度At(t)。

这个总加速度是该道路的斜率可贡献的加速度与和该车辆的发动机相关联的加速度之和。因此，静止在水平道路上时，由这个加速度计测量出的这个量值为零。

而且，在本案中该车辆装配有对制动踏板和加速踏板的激活参数进行测量的多个传感器。

在本案中，限定了该车辆的运行状态的该车辆的这些运行参数包括该车辆的这些车轮的速度以及该车辆的制动踏板和加速踏板的激活或者解除激活。

该车辆的一个电子指令单元接收由这些不同的传感器发送的数据。在此所说明的这个实例中，该车辆的这些传感器在每个瞬时都测量这些车轮的旋转速度、该车辆的总加速度以及该车辆的制动踏板和加速踏板的这些激活参数。

可替代地，这个电子指令单元可以触发使用这些相应的传感器来对加速踏板和制动踏板的随着发动机的运行状态而变化的激活参数进行测量。例如，该电子指令单元可以仅在这些车轮的旋转速度变化的百分比大于一个阈值百分比时指令对这些加速踏板和制动踏板的激活参数进行测量。

根据这种方法，在一个步骤a)中，在一个给定的瞬时t，该车辆的这些车轮的速度传感器测量该车辆的这些车轮的旋转速度V(t)。

这种电子指令单元被编程为在这个瞬时t计算代表随时间T而变化的这些车轮的速度V(t)的这种信号的与时间T相关联的差异，这种差异等于该车辆在这个瞬时t的驱动加速度Am(t)。

在本案中，时间T被定义为一连串的瞬时t。

这种电子指令单元还在一个步骤b)的过程中从加速度计接收该车辆在这个瞬时t的总加速度测量值At(t)。

这种电子指令单元然后被编程为在一个步骤c)中计算在瞬时t该车辆所产生的加速度Ar(t)，这与从该车辆在瞬时t的总加速度At(t)中减去驱动加速度Am(t)是相同的：

Ar(t)=At(t)-Am(t)。

在一个步骤d)中，该电子指令单元然后在这个瞬时t从代表随时间T的函数的这个所产生的加速度Ar(t)的信号来计算出在瞬时t的瞬态斜率P(t)。所使用的这个瞬态斜率P(t)可以是从这个信号中获得的斜率或者是从这个信号中获得的斜率的绝对值。这些后续的步骤是不变的。

在一个步骤e)中，该电子指令单元然后将这个计算出的瞬态斜率P(t)与一个预先确定的阈值PMAX进行比较，并且如果这个计算出的瞬态斜率P(t)是大于所述阈值PMAX，该电子指令单元就对在瞬时t的这个计算出的所产生的加速度Ar(t)进行修正以便使得瞬态斜率P(t)在所述瞬时t等于所述预先确定的阈值PMAX。

换言之，该电子指令单元计算在瞬时t修正的该所产生的加速度量值Arc(t)，这提供了等于PMAX的一个瞬时t的瞬态斜率P(t)，并且它用这个修正的Arc(t)量值替代了通过从该车辆的总加速度At(t)中减去驱动加速度Am(t)来计算出的所产生的加速度量值Ar(t)。

最后，在一个步骤g)中，该车辆的电子指令单元使用这个修正的所产生的加速度Arc(t)来确定在瞬时t的随着这个修正的所产生的加速度量值Arc(t)而变化的道路坡度I(t)、Ip(t)。

该道路的这一坡度I(t)然后在一个步骤h)中使用以下公式来计算：

I(t)=arcsin(Arc(t)/g)，

其中，g是地面上的重力加速度常数（大约9.81m.s^-2）并且其中函数arcsin代表正弦函数的互反函数。

在瞬时t该道路的这一坡度I(t)在此以角度度数来表述。这一坡度还可以被表述为一个百分数。道路的百分数坡度Ip(t)是使用以下公式来获得的：

Ip(t)=100*tan(I(t))=100*tan(arcsin(Arc(t)/g))，其中tan函数表示正切函数。

瞬态斜率P(t)的这些阈值量值PMAX是通过校准试验例如作为该车辆的速度或驱动加速度的函数来预先确定的。这些例如被作为表格或者图表而记忆在该电子指令单元中。

有利的是，步骤d)至g)优选地是通过确定与该车辆在瞬时t的这些运行参数相对应的在每个瞬时t的该阈值PMAX来在每个瞬时t执行的。

可替代地，步骤d)至g)是在对应于多个特定的运行状态的多个特定瞬时通过一个特定的阈值PMAX来触发的，并且这些步骤是重复的，从而对于一个预先确定的持续时间来重新修订这个特定的阈值。

该特定的阈值以及该预先确定的重复持续时间被预先确定为随着在这个特定的瞬时触发这些阶段的这些特定的运行状态而变化。

它们例如是通过一个校准步骤来预先确定的。

在该车辆的一个对应于车辆启动的第一运行状态中，其中该车辆的这些车轮的旋转速度从一个非零量值改变到一个零量值，该电子指令单元触发了步骤d)至g)，从而使用该瞬态斜率的一个第一阈值PMAX1，并且这些步骤是在每个后续的瞬时t而对于一个第一持续时间DT1来重复的。

这个第一持续时间DT1例如是2秒钟。

启动该车辆时，这些车轮的速度传感器不会立即检测到这些车轮的运动。代表随时间变化的这个所产生的加速度的信号的这个瞬态斜率P(t)于是就虚假地增加了。这个信号的斜率的这种限制使得这个虚假值能够被修正，从而提供了在这个第一运行状态下的道路坡度的更加精确的量值。

在该车辆的一个第二运行状态中，当它静止时，其中该车辆的速度为零并且其中该制动踏板激活参数从指示这个踏板的激活的一个量值改变到指示其解除激活的一个量值，该电子指令单元触发了步骤d)至g)，从而使用该瞬态斜率的一个第二阈值PMAX2，并且这些步骤是在每个后续的瞬时t对于一个第二持续时间DT2来重复的。

这个第二持续时间DT2例如是0.5秒钟。

该车辆停止时，该车辆的车身的倾斜导致了由加速度计测量的总加速度中的振荡。这个信号的斜率的这种限制使得这些振荡能够被限制，从而提供了在这个第二运行状态下的道路坡度的更加准确的量值。

在这两种车辆运行状态之外（即在正常驾驶状态中），当该车辆的这些车轮的速度不是零时，该电子指令单元触发了步骤d)至g)从而在每个瞬时t使用该瞬态斜率的一个第三阈值PMAX3而持续一个第三持续时间DT3。

这个第三持续时间DT3可以是零，这样使得该电子指令单元将与该车辆在行驶的每个瞬时的运行参数相对应的该瞬态斜率的阈值考虑在内。

这个阈值尤其是作为该车辆的两个车轮的速度和该车辆的驱动加速度的函数来预先确定的，以便限制与突然制动相关的干扰。

在每个上述情况中所使用的该所产生的加速度的斜率的第一、第二和第三量值PMAX1、PMAX2和PMAX3是至少作为该车辆的驱动加速度的函数或者这些车轮的速度的函数而在步骤d)至g)被触发的这个瞬时确定的。

而且，该电子指令单元优选地停止了从该车辆的速度为零的、该制动踏板的激活参数指示了其激活并且该加速踏板的激活参数指示了其解除激活的每个瞬时t对于一个第四预先确定的持续时间DT4的步骤d)至g)的性能。该车辆的这个第四运行状态对应于该车辆是完全静止的。

这个第四持续时间DT4例如是作为该车辆的运行的函数来确定为该车辆的速度保持为零的时间段。

因此，如果该车辆停止在可变的道路坡度处，就限制了在该车辆停下时道路的真实坡度与通过根据本发明的方法所确定的坡度之间的延迟。这种延迟是可归因于该所产生的加速度的斜率的这种限制的。而一旦该车辆完全静止，这种限制就因此而停止。

在根据本发明的这种方法中应用于该所产生的加速度的这些差异修正是指有可能更加精确地确定该道路的坡度。这个坡度被用在启动策略和低速驱动策略中。获得一个更加精确的道路坡度量值因此而使得这些启动和低速驱动步骤能够更加有效的执行，也使得这些策略能够进一步发展。

在每个瞬时t确定道路的坡度使得能够将该道路的坡度作为时间T的函数来重构，也使得能够为仿真的目的而产生道路的轮廓。

最后，获得精确的道路坡度量值使得已开发的软件坡度估算器能够得以启用。

本发明不以任何方式来限制所描述和示出的这些实施方案，并且本领域的技术人员将能够实施所有根据本发明精神的变体。

Claims (8)

1.一种用于确定车辆在上面行驶的道路的坡度的方法，该方法包括在一个瞬时t：

a)测量该车辆的这些车轮的旋转速度并且从中推算出在所述瞬时t该车辆的驱动加速度Am(t)，

b)测量该车辆在所述瞬时t的总加速度At(t)，

c)计算出该车辆在瞬时t的所产生的加速度Ar(t)，这个所产生的加速度等于从该车辆在所述瞬时t的总加速度At(t)中减去该驱动加速度Am(t)，

h)依据这个计算出的所产生的加速度Ar(t)来确定在瞬时t该道路的坡度I(t)、Ip(t)，

其特征在于，在步骤d)之后还执行以下步骤：

d)在该瞬时t从代表作为时间T的函数的这个所产生的加速度Ar(t)的信号计算出在瞬时t的瞬态斜率P(t)，

e)将这个计算出的瞬态斜率P(t)与一个预先确定的阈值PMAX相比较，并且

f)如果这个计算出的瞬态斜率P(t)是大于所述阈值PMAX，则修正在瞬时t计算的这个所产生的加速度Ar(t)以便使得这个瞬态斜率P(t)在所述瞬时t等于所述预先确定的阈值PMAX，

g)使用这个修正的所产生的加速度Ar(t)在步骤h)中确定在瞬时t该道路的坡度I(t)、Ip(t)。

2.如权利要求1所述的方法，根据该方法用在步骤e)中的该阈值PMAX是在瞬时t该车辆的这些运行参数的一个函数。

3.如权利要求1所述的方法，根据该方法步骤d)到g)是依据发动机的运行参数而被触发的，并且这些步骤是在触发后对于一个预先确定的持续时间DT1，DT2，DT3的每个瞬时使用与该车辆在该触发的瞬时的这些运行参数相对应的该预先确定的瞬态斜率的阈值PMAX来重复的，该预先确定的持续时间至少是该车辆在该触发的瞬时的所述运行参数的一个函数。

4.如权利要求3所述的方法，根据该方法所述预先确定的持续时间是通过一个校正步骤依据所关注的车辆并且是作为该车辆的所述运行参数的一个函数来确定的。

5.如权利要求3和4之一所述的方法，根据该方法，该车辆的所述运行参数包括车轮的旋转速度，步骤d)至g)是该车辆的这些车轮的旋转速度从一个非零量值改变到一个零量值的每个瞬时t使用该瞬态斜率的一个第一阈值PMAX1来触发的，并且这些步骤是在每个后续的瞬时t对于一个第一持续时间DT1来重复的。

6.如权利要求3至5之一所述的方法，根据该方法，该车辆的所述运行参数包括这些车轮的旋转速度以及该车辆的制动踏板的一个激活参数，步骤e)至h)是在该车辆的速度为零并且该制动踏板从指示了这个踏板的激活的一个量值改变到指示了该踏板的解除激活的一个量值的每个瞬时t使用该瞬态斜率的一个第二阈值PMAX2来触发的，并且这些步骤是在每个后续瞬时t对于一个第二持续时间DT2来重复的。

7.如权利要求3至6之一所述的方法，根据该方法，该车辆的所述运行参数辆包括这些车轮的旋转速度，步骤d)至g)是在该车辆的这些车轮的速度不是零的每个瞬时t对于一个第三持续时间DT3使用该瞬态斜率的一个第三阈值PMAX3来触发的。

8.如权利要求1至9之一所述的方法，根据该方法，该车辆的所述运行参数包括这些车轮的旋转速度、该车辆的制动踏板的一个激活参数以及该车辆的加速踏板的一个激活参数，步骤d)至g)从该车辆的速度为零、该制动踏板的激活参数指示了其激活并且该加速踏板的激活参数指示了其解除激活的每个瞬时t对于一个第四预先确定的持续时间DT4是被停止的。