CN104890674A - 一种汽车质心侧偏角测量装置及其计算方法 - Google Patents

一种汽车质心侧偏角测量装置及其计算方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种汽车质心侧偏角的测量装置,针对现有对汽车质心侧偏角研究存在的不足，提出了一种汽车质心侧偏角测量装置，包括左后车轮垂向载荷传感器、质心传感单元、计算单元、右后车轮垂向载荷传感器、车速传感器、左前车轮垂向载荷传感器、右前车轮垂向载荷传感器。本发明还涉及一种汽车质心侧偏角计算方法。使用发明可以根据车轮垂向载荷、汽车的横摆角速度、前轮转向角，计算出汽车行驶中的质心侧偏角。通过对汽车质心侧偏角的把握，对于车辆动力学稳定性控制系统、防侧翻系统等主动安全控制十分重要。

Description

一种汽车质心侧偏角测量装置及其计算方法
技术领域
本发明涉及汽车系统动力学研究技术领域，尤其涉及一种汽车质心侧偏角测量装置及其计算方法。
背景技术
通常在车辆系统动力学稳定性控制系统中，车身坐标系下的汽车质心侧偏角定义为横向速度与纵向速度比值的反正切值，当侧偏角较小时，可以认为侧偏角等于横向速度与纵向速度的比值。汽车在行驶过程中，如果侧偏角急速增大，可能会造成车辆失控。国内外许多学者和企业在研究质心侧偏角时，常用的方法是利用估算的横向速度计算质心侧偏角，横向速度的估计结果会对质心侧偏角的计算结果影响很大，得到的质心侧偏角误差可能会很大。
发明内容
为了克服当前汽车行驶稳定性研究存在的不足，本发明提出一种汽车质心侧偏角测量装置及其计算方法，能够准确测出汽车在行驶中的质心侧偏角，为车辆的稳定性控制提供支持。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：构造一种汽车质心侧偏角测量装置，包括左后车轮、左后车轮垂向载荷传感器、右后车轮、右后车轮垂向载荷传感器、车身、质心传感单元、计算单元、车速传感器、左前车轮、左前车轮垂向载荷传感器、右前车轮、右前车轮垂向载荷传感器；质心传感单元包括横摆角速度传感器和前轮转向角传感器，固定安装在整车质心位置；车速传感器固定安装在后车桥的中部；左后车轮垂向载荷传感器固定安装在左后悬架下端；右后车轮垂向载荷传感器固定安装在右后悬架下端；左前车轮垂向载荷传感器固定安装在左前悬架下端；右前车轮垂向载荷传感器固定安装在右前悬架下端；左后车轮垂向载荷传感器、质心传感单元、右后车轮垂向载荷传感器、车速传感器、左前车轮垂向载荷传感器、右前车轮垂向载荷传感器均与计算单元电连接。
    本发明解决其技术问题所采用的又一种技术方案是：构造一种汽车质心侧偏角计算方法，车辆在行驶过程中，质心传感单元能够测量汽车的的横摆角速度和前轮转向角，车速传感器能够测量汽车质心处的纵向速度，左后车轮垂向载荷传感器、右后车轮垂向载荷传感器、左前车轮垂向载荷传感器、右前车轮垂向载荷传感器能够分别测量各个车轮的垂向载荷。计算单元根据公式：                                                推求出车辆的轮胎侧向力和纵向力，根据公式：
推求出汽车的质心侧偏角。式中分别为四个车轮的纵向力和侧向力，为轮胎模型参数，参数的大小与垂向载荷有关，由垂向载荷传感器反映，为轮胎滑移率或轮胎侧偏角，为汽车纵向速度，由车速传感器反映，为车身质量，为前轮转向角，由前轮转向角传感器反映，为车辆的横摆角速度，由横摆角速度传感器反映。
计算单元通过车轮垂向载荷传感器、质心传感单元和车速传感器测得汽车各车轮的垂直载荷、汽车的横摆角速度、汽车的前轮转向角和汽车的纵向车速存储并处理数据，输出计算结果。
    本发明的有益效果是：能够根据常用车载传感器测量的各车轮的垂向载荷、汽车横摆角速度、纵向速度、前轮转向角、计算出车辆的质心侧偏角，从而为车辆的主动安全控制系统提供了理论依据。
附图说明
    图1是汽车及横向速度测量装置的视图。
图中：1-车轮，2-车身，3-质心传感单元，4-左后车轮垂向载荷传感器，5-车速传感器，6-右后车轮垂向载荷传感器，7-整车质心，8-右前车轮垂向载荷传感器，9-左前车轮垂向载荷传感器，11-前车桥，10-计算单元，12-后车桥。
具体实施方式
为能清楚说明本方案的技术特点，下面通过具体实施方式，并结合附图，对本方案进行阐述。
    实施例一
如图所示的一种汽车质心侧偏角测量装置，包括车轮1、质心传感单元3、车身2、左后车轮垂向载荷传感器4、车速传感器5、后车桥12、右后车轮垂向载荷传感器6、整车质心7、右前车轮垂向载荷传感器8、前车桥11、左前车轮垂向载荷传感器9、计算单元10；质心传感单元3包括横摆角速度传感器和前轮转向角传感器，固定安装在车身2上的整车质心位置；后车桥12、前车桥11的两端与车轮1相连；左后车轮垂向载荷传感器4、右后车轮垂向载荷传感器6固定安装在后车桥12上；左前车轮垂向载荷传感器9、右前车轮垂向载荷传感器8固定安装在前车桥11上；车速传感器5固定安装在后车桥12的中部；左后车轮垂向载荷传感器4、质心传感单元3、右后车轮垂向载荷传感器6、车速传感器5、左前车轮垂向载荷传感器9、右前车轮垂向载荷传感器8均与计算单元10电连接。
    实施例二
    本实施例提供一种汽车质心侧偏角的计算方法，车辆在行驶过程中，质心传感单元3能够测量汽车质心处的横摆角速度和前轮转向角，车速传感器7能够测量汽车质心处的纵向速度；左后车轮垂向载荷传感器4、右后车轮垂向载荷传感器6、左前车轮垂向载荷传感器9、右前车轮垂向载荷传感器8能够测量各个车轮的垂向载荷。计算单元16根据公式：
推求出车辆的轮胎纵向力和侧向力，根据公式：推求出汽车的质心侧偏角。式中分别为四个车轮的纵向力和侧向力，为轮胎模型参数，参数的大小与垂向载荷有关，分别为四个车轮的垂向载荷，由车轮垂向载荷传感器反映，为车轮滑移率或者轮胎侧偏角，为车轮纵向速度，由车速传感器反映，为车身质量，为前轮转向角，由前轮转向角传感器反映，为车辆的横摆角速度，由横摆角速度传感器反映。
    计算单元10分别通过右前车轮垂向载荷传感器8、左前车轮垂向载荷传感器9、右后车轮垂向载荷传感器6、左后车轮垂向载荷传感器5、质心传感单元3、车速传感器7、测得汽车右前车轮的垂直载荷、汽车左前车轮的垂直载荷、汽车右后车轮的垂直载荷、汽车左后车轮的垂直载荷、汽车的横摆角速度、汽车的前轮转向角和汽车的纵向车速存储并处理数据，计算出质心侧偏角，并输出计算结果。

Claims (2)

1.一种汽车质心侧偏角测量装置，其特征在于，包括车轮(1)、质心传感单元(3)、车身(2)、左后车轮垂向载荷传感器(4)、车速传感器(5)、后车桥(12)、右后车轮垂向载荷传感器(6)、整车质心(7)、右前车轮垂向载荷传感器(8)、前车桥(11)、左前车轮垂向载荷传感器(9)、计算单元(10)；质心传感单元(3)包括横摆角速度传感器、和前轮转向角传感器，固定安装在车身(2)上的整车质心位置；后车桥(12)、前车桥(11)的两端与车轮(1)相连；左后车轮垂向载荷传感器(4)、右后车轮垂向载荷传感器(6)固定安装在后车桥(12)上；左前车轮垂向载荷传感器(9)、右前车轮垂向载荷传感器(8)固定安装在前车桥(11)上；车速传感器(5)固定安装在后车桥(12)的中部；左后车轮垂向载荷传感器(4)、质心传感单元(3)、右后车轮垂向载荷传感器(6)、车速传感器(5)、左前车轮垂向载荷传感器(9)、右前车轮垂向载荷传感器(8)均与计算单元(10)电连接。
2.一种汽车横向速度计算方法，其特征在于，车辆在行驶过程中，质心传感单元(3)能够测量汽车质心处的横摆角速度和前轮转向角，车速传感器(5)能够测量汽车质心处的纵向速度，左后车轮垂向载荷传感器(4)、右后车轮垂向载荷传感器(6)、左前车轮垂向载荷传感器(9)、右前车轮垂向载荷传感器(8)能够测量各个车轮的垂向载荷;计算单元(10)根据公式：
推求出车辆的轮胎纵向力和侧向力，根据公式：推求出车辆的质心侧偏角;式中分别为四个车轮的纵向力和侧向力，为轮胎模型参数，参数的大小与垂向载荷有关，的大小由垂向载荷传感器反映，为车轮滑移率或者轮胎侧偏角，为汽车纵向速度，由车速传感器反映，为车身质量，为前轮转向角，由前轮转向角传感器反映，为车辆的横摆角速度，由横摆角速度传感器反映。
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