CN104890675A

CN104890675A - 一种汽车横向速度测量装置及其计算方法

Info

Publication number: CN104890675A
Application number: CN201510314035.7A
Authority: CN
Inventors: 徐家川; 李少廷; 邱绪云
Original assignee: Shandong University of Technology
Current assignee: Shandong University of Technology
Priority date: 2015-06-10
Filing date: 2015-06-10
Publication date: 2015-09-09

Abstract

本发明涉及一种汽车横向速度的测量装置，针对现有对汽车横向速度研究存在的不足，提出了一种汽车横向速度测量装置，包括左后车轮角速度传感器、左后车轮垂向载荷传感器、质心传感单元、计算单元、右后车轮角速度传感器、右后车轮垂向载荷传感器、车速传感器、左前车轮角速度传感器、左前车轮垂向载荷传感器、右前车轮垂向载荷传感器、右前车轮角速度传感器。本发明还涉及一种汽车横向速度计算方法。使用发明可以根据各车轮的角速度、垂直载荷、汽车的横摆角速度、前轮转向角、纵向速度、侧向加速度、纵向加速度，计算出汽车行驶尤其是转向过程中的横向速度。通过对车辆横向速度的把握，有效提高车辆的主动安全控制效果。

Description

一种汽车横向速度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，尤其涉及一种车汽横向速度测量装置及其计算方法。

背景技术

对于车辆来说横向速度是指垂直于汽车行驶方向的速度。横向速度是车辆稳定性控制系统中最重要的控制变量，也是判断车辆是否失稳的重要指标。尤其是在转弯工况下，汽车的横向速度过大会使行驶的车辆偏离行驶车道，可能造成严重的交通事故。因此，准确的获取车辆行驶过程中尤其是转弯工况下的横向速度是主动安全控制系统的主要研究内容。汽车转向行驶时，需要准确测量车辆的横向速度，以精确控制汽车转向行驶的精度和效果。而目前学者和企业的研究方法中，文献未见对横向速度测量的装置。

发明内容

为了克服当前车辆状态参数估计算法的不足，本发明提出一种汽车横向速度测量装置及其计算方法，能够测出汽车在行驶中的横向速度，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：构造一种汽车横向速度测量装置，包括左后车轮、左后车轮角速度传感器、右后车轮、右后车轮角速度传感器、车身、质心传感单元、计算单元、车速传感器、左前车轮、左前车轮角速度传感器、右前车轮、右前车轮角速度传感器；质心传感单元包括侧向加速度传感器、横摆角速度传感器、纵向加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；左后车轮角速度传感器固定安装在左后车轮；右后车轮角速度传感器固定安装在右后车轮；左前车轮角速度传感器固定安装在左前车轮；右前车轮角速度传感器固定安装在右前车轮；左后车轮角速度传感器、质心传感单元、右后车轮角速度传感器、车速传感器、左前车轮角速度传感器、右前车轮角速度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：构造一种汽车横向速度计算方法，车辆在行驶过程中，质心传感单元能够测量汽车质心处的的纵向加速度、横向加速度和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，左后车轮角速度传感器、右后车轮角速度传感器、左前车轮角速度传感器、右前车轮角速度传感器能够分别测量各个车轮的角速度。计算单元根据公式

推求出轮胎纵向力，根据公式推求出轮胎侧向力，根据公式推求出车辆的横向加速度。根据公式推求出车辆的横向速度，式中为轮胎参数，其参数值得大小由轮胎垂向载荷确定，分别为四个车轮的垂向载荷，由车轮垂向载荷传感器反映，为车轮角速度，由车轮角速度传感器反映，半径，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，为车辆的横向加速度，由横向加速度传感器反映，为估计器增益。

计算单元通过车轮垂向载荷传感器、车轮角速度传感器、质心传感单元和车速传感器测得汽车各车轮的垂直载荷、各车轮的角速度、汽车的横向加速度、汽车的横摆角速度、汽车的纵向加速度、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、各车轮角速度、纵向速度、前轮转向角、计算出车辆的横向速度，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-左前车轮角速度传感器，3-质心传感单元，4-车身，5-左后车轮角速度传感器，6-左后车轮垂向载荷传感器，7-车速传感器，8-后车桥，9-右后车轮垂向载荷传感器，10-右后车轮角速度传感器，11-整车质心，12-右前车轮角速度传感器，13-右前车轮垂向载荷传感器，14-前车桥，15-左前车轮垂向载荷传感器，16-计算单元。

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横向速度测量装置，包括车轮1、左前车轮角速度传感器2、质心传感单元3、车身4、左后车轮角速度传感器5、左后车轮垂向载荷传感器6、车速传感器7、后车桥8、右后车轮垂向载荷传感器9、右后车轮加速度传感器10、整车质心11、右前车轮角速度传感器12、右前车轮垂向载荷传感器13、前车桥14、左前车轮垂向载荷传感器15 、计算单元16；质心传感单元3包括侧向加速度传感器、横摆角速度传感器、纵向加速度传传感器、和前轮转向角传感器，固定安装在车身4上的整车质心位置；后车桥8、前车桥14的两端与车轮1相连；左后车轮垂向载荷传感器6、右后车轮垂向载荷传感器9固定安装在后车桥8上；左前车轮垂向载荷传感器15、右前车轮垂向载荷传感器13固定安装在前车桥14上；车速传感器11固定安装在后车桥12的中部；左前车轮角速度传感器2、左后车轮角速度传感器5、右前车轮角速度传感器12、右后车轮角速度传感器10固定安装在各个车轮上；左后车轮垂向载荷传感器6、质心传感单元3、右后车轮垂向载荷传感器9、车速传感器11、左前车轮垂向载荷传感器15、右前车轮垂向载荷传感器13、左前车轮角速度传感器2、左后车轮角速度传感器5、右前车轮角速度传感器12、右后车轮角速度传感器10均与计算单元16电连接。

实施例二

本实施例提供一种汽车横向速度计算方法，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的纵向加速度、横向加速度和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，左后车轮角速度传感器5、右后车轮角速度传感器10、左前车轮角速度传感器2、右前车轮角速度传感器12能够分别测量各个车轮得角速度；左后车轮垂向载荷传感器5、右后车轮垂向载荷传感器10、左前车轮垂向载荷传感器2、右前车轮垂向载荷传感器12能够测量各个车轮的垂向载荷。计算单元16根据公式推求出轮胎纵向力，根据公式推求出轮胎的侧向力，根据公式

推求出估计的汽车横向加速度，根据公式推求出车辆的横向速度。式中为轮胎参数，其参数值得大小由轮胎垂向载荷确定，分别为四个车轮的垂向载荷，由车轮垂向载荷传感器反映，为车轮角速度，由车轮角速度传感器反映，半径，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，为车辆的横向加速度，由横向加速度传感器反映，为估计器增益。

计算单元16分别通过右前车轮垂向载荷传感器13、左前车轮垂向载荷传感器15、右后车轮垂向载荷传感器9、左后车轮垂向载荷传感器6、左后车轮角速度传感器5、右后车轮角速度传感器10、左前车轮角速度传感器2、右前车轮角速度传感器12、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、汽车左后车轮角速度、汽车右后车轮角速度、汽车左前车轮角速度、汽车右前车轮角速度、汽车的侧向加速度、汽车的横摆角速度、汽车的纵向加速度、汽车的前轮转向角和汽车的行驶车速存储并处理数据，计算出汽车横向速度，并输出计算结果。

Claims

1.一种汽车横向速度测量装置，其特征在于，包括车轮(1)、左前车轮角速度传感器(2)、质心传感单元(3)、车身(4)、左后车轮角速度传感器(5)、左后车轮垂向载荷传感器(6)、车速传感器(7)、后车桥(8)、右后车轮垂向载荷传感器(9)、右后车轮加速度传感器(10)、整车质心(11)、右前车轮角速度传感器(12)、右前车轮垂向载荷传感器(13)、前车桥(14)、左前车轮垂向载荷传感器(15) 、计算单元(16)；质心传感单元(3)包括侧向加速度传感器、横摆角速度传感器、纵向加速度传传感器、和前轮转向角传感器，固定安装在车身(4)上的整车质心位置；后车桥(8)、前车桥(14)的两端与车轮(1)相连；左后车轮垂向载荷传感器(6)、右后车轮垂向载荷传感器(9)固定安装在后车桥(8)上；左前车轮垂向载荷传感器(15)、右前车轮垂向载荷传感器(13)固定安装在前车桥(14)上；车速传感器(11)固定安装在后车桥(12)的中部；左前车轮角速度传感器(2)、左后车轮角速度传感器(5)、右前车轮角速度传感器(12)、右后车轮角速度传感器(10)固定安装在各个车轮上；左后车轮垂向载荷传感器(6)、质心传感单元(3)、右后车轮垂向载荷传感器(9)、车速传感器(11)、左前车轮垂向载荷传感器(15)、右前车轮垂向载荷传感器(13)、左前车轮角速度传感器(2)、左后车轮角速度传感器(5)、右前车轮角速度传感器(12)、右后车轮角速度传感器(10)均与计算单元(16)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的纵向加速度、横向加速度和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，左后车轮角速度传感器(5)、右后车轮角速度传感器(10)、左前车轮角速度传感器(2)、右前车轮角速度传感器(12)能够分别测量各个车轮得角速度；左后车轮垂向载荷传感器(5)、右后车轮垂向载荷传感器(10)、左前车轮垂向载荷传感器(2)、右前车轮垂向载荷传感器(12)能够测量各个车轮的垂向载荷；计算单元(16)根据公式推求出轮胎纵向力，根据公式推求出轮胎侧向力，根据公式

推求出估计的横向加速度，根据公式推求出车辆的横向速度；式中为轮胎参数，其参数值得大小由轮胎垂向载荷确定，分别为四个车轮的垂向载荷，由车轮垂向载荷传感器反映，为车轮角速度，由车轮角速度传感器反映，半径，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，为车辆的横向加速度，由横向加速度传感器反映，为估计器增益。