CN105697158A - 用于确定摩托车的倾翻的方法和控制单元 - Google Patents

Abstract

用于确定摩托车(1)的倾翻的控制方法和控制单元；通过刚性地连接到摩托车(1)的三轴加速度计传感器(16)测量沿着三个相互正交的测量轴(X，Y，Z)的加速度值(a_x，a_y，a_z)；然后使用沿着三个测量轴(X，Y，Z)的三个加速度值(a_x，a_y，a_z)确定摩托车(1)的可能的倾翻。

Description

用于确定摩托车的倾翻的方法和控制单元

技术领域

本发明涉及用于确定摩托车的倾翻(跌倒)的方法和控制单元。

背景技术

在摩托车自身发生倾翻(跌倒)的情况下停止摩托车上的发动机(即取消扭矩的产生)和燃料泵的功能已经在摩托车上实现了很多年，换言之，如果摩托车发生倾翻则自动且快速地停止发动机和燃料泵，以防止将驾驶员(或其它与摩托车相互作用的人员)暴露在不必要的危险之下。

使用倾翻传感器以便确定摩托车的倾翻，该倾翻传感器在控制摩托车运行的电子控制单元的外部并且通过缆线连接到电子控制单元本身。倾翻传感器最初是机械式的，即其包括在可以在重力作用下自由地移动的主体中。随后，还引入了电子式倾翻传感器，其具有比先前的机械式倾翻传感器更轻且更紧凑的优点。

然而，目前市场上的电子式倾翻传感器的可靠性相对较低，因为其可能经常错误地指示不存在的摩托车的倾翻或可能不指示实际的摩托车倾翻。通常，目前市场上的电子式倾翻传感器的可靠性不足是由于高倾翻检测敏感度造成的，该高倾翻检测敏感度与实际的(真实的)工作状况和标称的(所需的)工作状况之间存在的偏离相关；这些偏离可能是由于电子元件特性的构造偏差、电子元件特性随着时间的蠕变以及倾翻传感器的装配误差造成的。对此，值得注意的是，目前市场上的电子式倾翻传感器通常需要非常精确的定位和定向以正确地工作；这一限制在制造摩托车之后的维护和维修操作的情况中特别地成问题，因为介入摩托车的机械师可能不能以所需的精度装配倾翻传感器。

发明内容

本发明的目的是提供用于确定摩托车的倾翻的方法和控制单元，这种方法和控制单元没有上述缺点，特别是，可容易且具有成本效益地实现。

根据本发明，提供了随附权利要求所限定的用于确定摩托车的倾翻的方法和控制单元。

附图说明

现在将参照附图描述本发明，附图示出本发明的非限定性实施例，其中：

图1是带有根据本发明的控制单元的摩托车的侧面示意图；

图2是图1中摩托车的节流阀的透视图；

图3是图2中节流阀的分解图；以及

图4、图5和图6是图1的摩托车分别在垂直位置、当倾斜时在倾斜位置和在倾翻位置时的三幅示意图，并带有示出由与摩托车集成的三轴加速度计传感器测量的加速度所取的值的指示。

具体实施方式

在图1中，附图标记1以整体表示包括框架2的摩托车，其中框架2通过前悬挂装置支撑前轮3，通过后悬挂装置支撑后轮4，并支撑加注有汽油或类似物的内燃发动机5。

如图2和图3所示，内燃发动机5包括调节吸入的新鲜空气的节流阀6。节流阀6包括阀体7，阀体7中具有圆截面管状供给管8，内燃发动机5吸入的新鲜空气流过该供给管8。此外，节流阀6包括圆柱形挡件9，其与供给管8接合且轴向地在供给管8的最大开启位置和关闭位置之间移动。特别地，挡件9在此由关闭弹簧10推向供给管8的关闭位置和拉向供给管8的最大开启位置，从而也包括在机械地连接到节流阀手柄的(已知且未示出的)鲍登缆线(Bowdencable)的动作影响下的关闭弹簧10。

阀体2包括由盖12封闭的腔室11，其布置在供给管8的旁边并容纳控制内燃发动机5的运行的电子控制单元13(即，电子控制单元13执行所谓“发动机控制”功能)。

根据一个优选的实施例，电子控制单元13集成了压力传感器，该压力传感器在挡件9下游与供给管8气动接触并(显然在挡件9下游)实时地测量吸入压力。根据一个优选的实施例，除了实现专用于起动/停止、诊断和控制内燃发动机5的必要主要操作之外，电子控制单元13还实现防盗操作，即由防盗锁止系统功能(immobilizerfunction)防止内燃发动机5的起动。欧洲专利EP1746273B1中呈现了在电子控制单元13中集成防盗锁止系统功能的更多细节。

如图2和图3所示，盖12带有带有母头电连接器14，其允许将电子控制单元13连接到摩托车1的其它部件。

根据附图中示出的一个可能的(但不为限制性的)实施例，阀体2还支撑燃料喷射器15，燃料喷射器15由电子控制单元13控制且在挡件9下游将燃料喷射到供给管8中。

根据一个替代的实施例(未示出)，挡件9为板形且旋转地安装在供给管8中从而在供给管8的最大开启位置和关闭位置之间旋转。在这一实施例中，电子控制单元13可集成旋转位置传感器(即角编码器)，其检测挡件9的实际角位置。

电子控制单元13中集成(并因此包括)三轴加速度计传感器16，其适用于测量沿着三个相互正交的测量轴X、Y、Z(在图4、图5和图6中示意地示出)的加速度值a_x、a_y和a_z。按照惯例，X轴为纵轴(对应于摩托车1的前进方向)且水平地安置；Y轴为横轴，与纵向的X轴正交且水平地安置；以及Z轴为垂直轴，与纵向的X轴和横向的Y轴正交且垂直地安置。值得注意的是，三轴加速度计传感器16刚性地连接到电子控制单元13，电子控制单元13进而刚性地连接到节流阀6的阀体7，阀体7进而刚性地连接到内燃发动机5，并且从而连接到摩托车1的框架2；因此，三轴加速度计传感器16在固定位置刚性地连接到摩托车1的框架2。

此外，电子控制单元13中集成(并因此包括)处理装置，其使用沿着三个测量轴X、Y、Z的三个加速度值a_x、a_y和a_z以确定摩托车1可能的倾翻(跌倒)；值得注意的是，这种处理装置可以不在电子控制单元13中物理地区分出，而是可以在电子控制单元13的软件中虚拟地实现。

如图4所示，当摩托车是垂直的(即在路面17上沿直线行驶时的正常位置)，纵向加速度值a_x(即沿着纵向的X轴测得)为零(假设摩托车1既不在加速也不在制动)，横向加速度值a_y(即沿着横向的Y轴测得)为零，以及垂直加速度值a_z(即沿着垂直的Z轴测得)等于重力加速度(大约9.8米/秒²)。

如图5所示，当摩托车倾斜时(即在路面17上转弯时的正常位置)，纵向加速度值a_x(即沿着纵向的X轴测得)为零(假设摩托车1既不在加速也不在制动)，横向加速度值a_y(即沿着横向的Y轴测得)受到倾斜和离心力的影响而高于零且低于重力加速度，以及垂直加速度值a_z(即沿着垂直的Z轴测得)受到摩托车1的倾斜的影响而高于零并且低于重力加速度。

如图6所示，在摩托车倾翻之后(并且因此侧着搁置在路面17上)，纵向加速度值a_x(即沿着纵向的X轴测得)为零(假设摩托车1静止)，横向加速度值a_y(即沿着横向的Y轴测得)等于重力加速度以及垂直加速度值a_z为零。

根据一个可能的实施例，当纵向加速度值a_x(即沿着纵向的X轴测得)或横向加速度值a_y(即沿着横向的Y轴测得)高于阈值T1时，确定摩托车1发生倾翻；优选地，当纵向加速度值a_x(即沿着纵向的X轴测得)或横向加速度值a_y(即沿着横向的Y轴测得)在预定的时间期间(1-5秒的量级)中持续地高于阈值T1时，确定摩托车1发生倾翻。

根据一个可能的实施例，当垂直加速度值a_z(即沿着垂直的Z轴测得)低于阈值T2时，确定摩托车1发生倾翻；优选地，当垂直加速度值a_z(即沿着垂直的Z轴测得)在预定的时间期间(1-5秒的量级)中持续地低于阈值T2时，确定摩托车1发生倾翻。

可选择地使用上述的两种标准或其组合；在组合使用时，当纵向加速度值a_x或横向加速度值a_y高于阈值T1并且同时垂直加速度值a_z低于阈值T2(该状况可能在预定的时间期间中持续)时，确定摩托车1发生倾翻。

根据重力加速度确定阈值T1和T2，以使得阈值T1和T2等于重力加速度自身的一部分。

根据一种不同的方案(其在任何情况下得出同样的结果)，可以通过组合沿着三个测量轴X、Y、Z的三个加速度值a_x、a_y、a_z来确定在加速度向量空间中的方向，这样可以根据在加速度向量空间中的方向和在三轴加速度计传感器16相对于摩托车1的空间中的方向来确定在摩托车1的空间中的方向，并且最终可以根据在摩托车1的空间中的方向来确定摩托车1可能的倾翻(即如果可能在不间断的预定的时间期间中摩托车1相对于垂直方向的倾斜角度高于阈值则确定发生倾翻)。

根据一个优选的实施例，采用“一次性(one-time)”校准步骤(通常在摩托车1装配线的末尾)，其中获知三轴加速度计传感器16的实际测量值从而能够对(由于电子元件特性的构造偏差以及装配误差而造成的)系统误差进行补偿。特别地，在“一次性”校准步骤中，摩托车1布置在预定的校准位置内；通常(但非强制地)摩托车1在预定的校准位置为垂直的(如图所示4)，以使得纵向加速度值a_x和横向加速度值a_y在预定的校准位置中等于重力加速度。

一旦摩托车1已经布置在预定的校准位置内，则测量(仍然在“一次性”校准步骤中)沿着三个测量轴X、Y、Z的加速度值a_x、a_y、a_z；通常执行多次测量以确定数学平均值，其允许减轻意外的测量值误差和干扰的不利影响。最后，使用当摩托车1在预定的校准位置时测得的(平均)加速度值(a_x，a_y，a_z)来补偿三轴加速度计传感器16可能的系统误差；例如，使用当摩托车1在预定的校准位置时测得的加速度值a_x、a_y、a_z来计算相应的补偿加数(compensationaddenda)，在“一次性”校准步骤末尾将补偿加数与三轴加速度计传感器16测得的加速度值a_x、a_y、a_z代数地相加。

以数值举例，当摩托车1在预定的校准位置时，纵向加速度值a_x可能为零；如果三轴加速度计传感器16测得的纵向加速度值a_x相反是等于例如+0.5米/秒²，则计算出等于－0.5米/秒²的补偿加数，其将会被仍然以代数的方式(即考虑符号)加到三轴加速度计传感器16测得的纵向加速度值a_x。

根据一个优选的实施例，三轴加速度计传感器16测得的加速度值a_x、a_y、a_z总是预先通过低通滤波器(具有相对低的截断阈值，例如1－4H量级的截断阈值)滤波以消除可能的高频干扰并且消除信号中最具动态的成分(mostdynamiccomponent)，该最具动态的成分对于确定摩托车1可能的倾翻并不重要。

当检测到摩托车1的倾翻时，如上所述，电子控制单元13停止内燃发动机5(即取消产生扭矩)和燃料泵。

根据一个可能的实施例，电子控制单元13也可以使用由三轴加速度计传感器16测得的加速度值a_x、a_y、a_z来监测摩托车1的动态(dynamics)和/或控制扭矩的产生；例如，扭矩可在后驱动轮4打滑的情况下被截断，并且可通过比较纵向加速度值a_y和内燃发动机5的驱动轴的角加速度来确定后驱动轮4的打滑。

如上描述的用于确定摩托车1的倾翻的方法具有多个优点。

首先，如上描述的用于确定确定摩托车1的倾翻的方法非常有效并且可靠，因为其总是能够没有错误地识别摩托车1的倾翻(即不会误报)。这一结果是借助同时使用三个不同的加速度值a_x、a_y、a_z以在识别摩托车1的倾翻中保证冗余(从而保证内在的健壮性)而得到；换言之，仅在三个不同的加速度的值a_x、a_y、a_z共同一致指示摩托车1发生了倾翻时才识别出倾翻。

此外，如上描述的用于确定摩托车1的倾翻的方法可容易地且具有成本效益地实现，因为其仅需要增加三轴加速度计传感器16，该传感器可以较低的额外成本容易地并且直接地集成在电子控制单元13内并且不进一步增加重量、尺寸或装配复杂性。

最后，如上描述的用于确定摩托车1的倾翻的方法特别精确，因为其允许执行“一次性”校准步骤，该校准步骤允许取消(补偿)三轴加速度计传感器16的测量值中不可避免的系统误差。

Claims (11)

1.用于确定摩托车(1)的倾翻的控制方法，所述控制方法包括下述步骤：

通过刚性地连接到摩托车(1)的三轴加速度计传感器(16)测量沿着三个相互正交的测量轴(X，Y，Z)的加速度值(a_x，a_y，a_z)；以及

使用沿着三个测量轴(X，Y，Z)的三个加速度值(a_x，a_y，a_z)确定摩托车(1)的可能的倾翻。

2.根据权利要求1所述的控制方法，其特征在于，还包括进一步的步骤：当沿着纵轴(X)的加速度值(a_x)或沿着横轴(Y)的加速度值(a_y)高于第一阈值(T1)时确定摩托车(1)的倾翻。

3.根据权利要求1所述的控制方法，其特征在于，还包括进一步的步骤：当沿着垂直轴(Z)的加速度值(a_z)低于第二阈值(T2)时确定摩托车(1)的倾翻。

4.如权利要求2所述的控制方法，其特征在于，还包括进一步的步骤：根据重力加速度确定阈值(T1，T2)，以使得阈值(T1，T2)等于重力加速度自身的一部分。

5.根据权利要求1所述的控制方法，其特征在于，还包括进一步的步骤：

通过组合沿着三个测量轴(X，Y，Z)的三个加速度值(a_x，a_y，a_z)确定在加速度向量空间中的方向；

根据在三轴加速度计传感器(16)相对于摩托车(1)的空间中的方向确定在摩托车(1)的空间中的方向；以及

根据在摩托车的空间中(1)的方向确定摩托车(1)的可能的倾翻。

6.根据权利要求1至5中任一项所述的控制方法，其特征在于，还包括进一步的步骤：

在“一次性”校准步骤中将摩托车(1)布置在预定的校准位置；

在“一次性”校准步骤中，当摩托车(1)在预定的校准位置时测量沿着三个测量轴(X，Y，Z)的加速度值(a_x，a_y，a_z)；以及

使用当摩托车(1)在预定的校准位置时测得的加速度值(a_x，a_y，a_z)来补偿三轴加速度计传感器(16)的可能的系统误差。

7.根据权利要求6所述的控制方法，其特征在于，摩托车(1)为垂直的，所以在预定的校准位置中沿着纵轴(X)的加速度值(a_x)和沿着横轴(Y)的加速度值(a_y)为零以及沿着垂直轴(Z)的加速度值(a_z)在预定的校准位置中等于重力加速度。

8.根据权利要求6所述的控制方法，其特征在于，还包括进一步的步骤：使用当摩托车(1)在预定的校准位置时测得的加速度值(a_x，a_y，a_z)计算相应的补偿加数，其中在“一次性”校准步骤的末尾补偿加数以代数的方式加到三轴加速度计传感器(16)测得的加速度值(a_x，a_y，a_z)。

9.根据权利要求1至5中任一项所述的控制方法，其特征在于，还包括进一步的步骤：通过低通滤波器对三轴加速度计传感器(16)测得的加速度值(a_x，a_y，a_z)进行滤波。

10.用于确定摩托车(1)的倾翻的控制单元，所述控制单元包括：

三轴加速度计传感器(16)，其能够被刚性地连接到摩托车(1)且测量沿着三个相互正交的测量轴(X，Y，Z)的加速度值(a_x，a_y，a_z)；以及

处理装置，其使用沿着三个测量轴(X，Y，Z)的三个加速度值(a_x，a_y，a_z)来确定摩托车(1)的可能的倾翻。

11.用于摩托车(1)的内燃发动机(5)的节流阀(6)，所述节流阀(6)包括：

阀体(2)；

管状供给管(8)，其限定在阀体(2)中且内燃发动机(5)吸入的空气流过该管状供给管(8)；

挡件(9)，其布置在供给管(8)内部以在供给管的最大开启位置和关闭位置之间移动；

在阀体(2)中形成的腔室(11)，所述腔室(11)布置在供给管(8)的旁边并且由可移除的盖(12)关闭；以及

电子控制单元(13)，其容纳于腔室(11)内且控制内燃发动机(5)的运行；

所述节流阀(6)的特征在于，电子控制单元(13)中集成了下述：

三轴加速度计传感器(16)，其能够被刚性地连接到摩托车(1)且测量沿着三个相互正交的测量轴(X，Y，Z)的加速度值(a_x，a_y，a_z)；以及

处理装置，其使用沿着三个测量轴(X，Y，Z)的三个加速度值(a_x，a_y，a_z)确定摩托车(1)的可能的倾翻。