CN108248453B - 识别路面方法、装置及汽车 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种识别路面方法、装置及汽车，所述方法包括以下步骤：检测汽车车轮的轮速，并根据汽车车轮的轮速确定汽车车轮的滑移率或滑转率；如果汽车车轮的滑移率或滑转率在预设的范围内，获取汽车电机的输出扭矩，并根据输出扭矩确定汽车车轮的纵向力；通过角度传感器获取角度传感器的上连杆与水平面的夹角，并根据角度传感器的上连杆与水平面的夹角确定汽车车轮的垂直载荷；以及根据汽车车轮的纵向力和汽车车轮的垂直载荷，确定汽车车轮所处路面的附着系数以对路面进行识别。根据本发明的方法，能够计算汽车所处路面的附着系数，从而有助于汽车主动安全电控系统做出准确的响应，以保证汽车安全行驶。

Description

识别路面方法、装置及汽车
技术领域
本发明涉及汽车技术领域，特别涉及一种识别路面方法，一种识别路面装置和一种汽车。
背景技术
随着汽车工业的迅猛发展，汽车保有量的增加及驾驶员非职业程度越来越高，由汽车运输所造成的交通事故、人员伤亡也越来越多。为了降低交通事故的发生，近年来各大汽车公司和科研单位开始研发汽车主动安全控制技术，并逐渐在实车上应用。
相关技术中，汽车主动安全控制技术的主要控制目标在于调节轮胎与路面之间的作用力，而这种作用力受路面附着条件的制约。路面状态不仅影响汽车的加速性能、制动性能，还影响汽车的操纵稳定性，因此如何识别汽车所处路面的附着系数(即，路面附着系数)是汽车各种主动安全电控系统(例如，汽车稳定性控制系统)控制策略的关键问题。
发明内容
本发明旨在至少在一定程度上解决上述技术中的技术问题之一。
为此，本发明的第一个目的在于提出一种识别路面方法，能够计算汽车所处路面的附着系数，从而有助于汽车主动安全电控系统做出准确的响应，以保证汽车安全行驶。
本发明的第二个目的在于提出一种识别路面装置。
本发明的第三个目的在于提出一种汽车。
为达到上述目的，本发明第一方面实施例提出了一种识别路面方法，包括以下步骤：检测汽车车轮的轮速，并根据所述汽车车轮的轮速确定所述汽车车轮的滑移率或滑转率；如果所述汽车车轮的滑移率或滑转率在预设的范围内，获取所述汽车电机的输出扭矩，并根据所述输出扭矩确定所述汽车车轮的纵向力；通过角度传感器获取所述角度传感器的上连杆与水平面的夹角，并根据所述角度传感器的上连杆与水平面的夹角确定所述汽车车轮的垂直载荷；以及根据所述汽车车轮的纵向力和所述汽车车轮的垂直载荷确定所述汽车车轮所处路面的附着系数。
本发明实施例的识别路面方法，首先检测汽车车轮的轮速，并根据汽车车轮的轮速确定汽车车轮的滑移率或滑转率，如果汽车车轮的滑移率或滑转率在预设的范围内，获取汽车电机的输出扭矩，并根据输出扭矩确定汽车车轮的纵向力，然后通过角度传感器获取角度传感器的上连杆与水平面的夹角，并根据角度传感器的上连杆与水平面的夹角确定汽车车轮的垂直载荷，最后根据汽车车轮的纵向力和汽车车轮的垂直载荷确定汽车车轮所处路面的附着系数以对汽车车轮所处路面进行识别。由此，该方法能够计算汽车所处路面的附着系数，从而有助于汽车主动安全电控系统做出准确的响应，以保证汽车安全行驶。
另外，根据本发明上述实施例提出的识别路面方法还可以具有如下附加的技术特征：
在本发明的一个实施例中，根据以下公式计算所述汽车车轮的滑移率：
S＝(V1-Vc)/Vc，
根据以下公式计算所述汽车车轮的滑转率：
Q＝(V1-Vc)/V1，
其中，S为所述汽车车轮的滑移率，Q为所述汽车车轮的滑转率，V1为所述汽车车轮的轮速，Vc为所述汽车的整车车速。
在本发明的一个实施例中，根据以下公式计算所述汽车车轮的纵向力：
Fx＝T*i/r，
其中，Fx为所述汽车车轮的纵向力，T为所述汽车电机的输出扭矩，i为所述汽车的减速器传动比值，r为所述汽车车轮半径。
在本发明的一个实施例中，所述角度传感器的下连杆与所述汽车单边悬架的摆臂固定连接，所述角度传感器的中间连杆分别与所述角度传感器的下连杆和所述角度传感器的上连杆进行球头副连接，所述角度传感器的上连杆与所述角度传感器进行旋转副连接。
在本发明的一个实施例中，所述根据所述角度传感器的上连杆与水平面的夹角确定所述汽车车轮的垂直载荷，具体包括：根据所述角度传感器的上连杆与水平面的夹角计算所述汽车悬架弹簧的变形量；根据所述汽车悬架弹簧的变形量和预设的悬架弹簧刚度值计算所述汽车悬架弹簧的受力值；以及根据所述汽车悬架弹簧的受力值和预设的悬架杠杆比计算所述汽车车轮的垂直载荷。
在本发明的一个实施例中，在根据所述汽车车轮的纵向力和所述汽车车轮的垂直载荷确定所述汽车车轮所述路面的附着系数之后，所述还包括：根据所述汽车车轮所处路面的附着系数对所述汽车电机进行控制。
为达到上述目的，本发明第二方面实施例提出了一种识别路面装置，包括：第一确定模块，所述第一确定模块用于检测汽车车轮的轮速，并根据所述汽车车轮的轮速确定所述汽车车轮的滑移率或滑转率；第二确定模块，所述第二确定模块用于当所述汽车车轮的滑移率或滑转率在预设的范围内时，获取所述汽车电机的输出扭矩，并根据所述输出扭矩确定所述汽车车轮的纵向力；第三确定模块，所述第三确定模块用于通过角度传感器获取所述角度传感器的上连杆与水平面的夹角，并根据所述角度传感器的上连杆与水平面的夹角确定所述汽车车轮的垂直载荷；以及识别模块，所述识别模块用于根据所述汽车车轮的纵向力和所述汽车车轮的垂直载荷，确定所述汽车车轮所处路面的附着系数以对所述路面进行识别。
本发明实施例的识别路面装置，通过第一确定模块检测汽车车轮的轮速以确定汽车车轮的滑移率或滑转率，当汽车车轮的滑移率或滑转率在预设的范围内时，第二确定模块获取汽车电机的输出扭矩，并根据输出扭矩确定汽车车轮的纵向力，第三确定模块通过角度传感器获取角度传感器的上连杆与水平面的夹角，并根据角度传感器的上连杆与水平面的夹角确定汽车车轮的垂直载荷，而后识别模块根据汽车车轮的纵向力和汽车车轮的垂直载荷，确定汽车车轮所处路面的附着系数以对路面进行识别。由此，该装置能够计算汽车所处路面的附着系数，从而有助于汽车主动安全电控系统做出准确的响应，以保证汽车安全行驶。
另外，根据本发明上述实施例提出的识别路面装置还可以具有如下附加的技术特征：
在本发明的一个实施例中，所述第一确定模块根据以下公式计算所述汽车车轮的滑移率：
S＝(V1-Vc)/Vc，
所述第一确定模块根据以下公式计算所述汽车车轮的滑转率：
Q＝(V1-Vc)/V1，
其中，S为所述汽车车轮的滑移率，Q为所述汽车车轮的滑转率，V1为所述汽车车轮的轮速，Vc为所述汽车的整车车速。
在本发明的一个实施例中，所述第二确定模块根据以下公式计算所述汽车车轮的纵向力：
Fx＝T*i/r，
其中，Fx为所述汽车车轮的纵向力，T为所述汽车电机的输出扭矩，i为所述汽车的减速器传动比值，r为所述汽车车轮半径。
在本发明的一个实施例中，所述角度传感器的下连杆与所述汽车单边悬架的摆臂固定连接，所述角度传感器的中间连杆分别与所述角度传感器的下连杆和所述角度传感器的上连杆进行球头副连接，所述角度传感器的上连杆与所述角度传感器进行旋转副连接。
在本发明的一个实施例中，所述第三确定模块在通过角度传感器获取所述角度传感器的上连杆与水平面的夹角之后，具体用于：根据所述角度传感器的上连杆与水平面的夹角计算所述汽车悬架弹簧的变形量；根据所述汽车悬架弹簧的变形量和预设的悬架弹簧刚度值计算所述汽车悬架弹簧的受力值；以及根据所述汽车悬架弹簧的受力值和预设的悬架杠杆比计算所述汽车车轮的垂直载荷。
在本发明的一个实施例中，上述识别路面装置还包括：控制模块，所述控制模块用于根据所述汽车车轮所处路面的附着系数对所述汽车电机进行控制。
为了实现上述目的，本发明第三方面实施例提出的一种汽车包括：本发明第二方面实施例的识别路面装置。
本发明实施例的汽车，通过上述识别路面装置，能够计算汽车所处路面的附着系数，从而有助于汽车主动安全电控系统做出准确的响应，以保证汽车安全行驶。
本发明附加的方面的优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。
附图说明
图1是根据本发明一个实施例的识别路面方法的流程图。
图2是根据本发明实施例的角度传感器安装位置与电机驱动形式示意图。
图3是根据本发明实施例的路面附着系数与滑动率的关系曲线图。
图4是根据本发明实施例的角度传感器的安装结构示意图。
图5是根据本发明另一个实施例的识别路面方法的流程图。
图6是根据本发明一个实施例的识别路面装置的方框示意图。
图7是根据本发明另一个实施例的识别路面装置的方框示意图。
附图标记：整车控制器10、轮速传感器20、角度传感器30、电机40、车轮50、上连杆31、中间连杆32、下连杆33、悬架摆臂1、悬架弹簧2、第一确定模块100、第二确定模块200、第三确定模块300、识别模块400和控制模块500。
具体实施方式
下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。
下面参照附图来描述根据本发明实施例提出的识别路面方法、装置及汽车。
图1是根据本发明一个实施例的识别路面方法的流程图。
如图1所示，本发明实施例的识别路面方法包括以下步骤：
S1，检测汽车车轮的轮速，并根据汽车车轮的轮速确定汽车车轮的滑移率或滑转率。其中，汽车可包括电动汽车和燃油汽车。
需要说明的是，滑移率是指汽车在制动时，车轮抱死程度，滑转率是指汽车加速起步时，车轮滑转程度。在本发明的其他实施例中，汽车加速时，车轮滑转程度也可叫做滑转率。
在本发明的实施例中，如图2所述，汽车可包括整车控制器和四个轮速传感器。具体地，当汽车在制动时，汽车的整车控制器可通过四个轮速传感器检测该汽车四个车轮的轮速，并根据汽车四个车轮的轮速获取汽车四个车轮的滑移率，当汽车在加速时，汽车的整车控制器可通过四个轮速传感器检测该汽车四个车轮的轮速，并根据汽车四个车轮的轮速获取汽车四个车轮的滑转率。
上述汽车车轮的轮速可作为计算汽车车轮的滑转率和滑移率的条件，进一步而言，该汽车的整车控制器可根据以下公式(1)计算该汽车车轮的滑移率：
S＝(V1-Vc)/Vc (1)
根据以下公式(2)计算该汽车车轮的滑转率：
Q＝(V1-Vc)/V1 (2)
其中，S为汽车车轮的滑移率，Q为汽车车轮的滑转率，V1为汽车车轮的轮速，Vc为汽车的整车车速。其中，汽车的整车车速可由该汽车的整车控制器获取，具体获取方式在此不做限定。
通过以上计算汽车车轮的滑移率或滑转率的方式可知，当汽车在制动时，汽车的整车控制器可将汽车车轮的轮速和汽车的整车车速代入公式(1)中可得到汽车车轮的滑移率，当汽车在加速(驱动)时，汽车的整车控制器可将汽车车轮的轮速和汽车的整车车速代入公式(2)中可得到汽车车轮的滑转率。
需要说明的是，如图2所示，该实施例中所描述的汽车采用分布式四电机轮端驱动的结构，通过上述的公式(1)或(2)可分别计算出汽车四个车轮的滑移率或滑转率。
S2，如果汽车车轮的滑移率或滑转率在预设的范围内，获取汽车电机的输出扭矩，并根据输出扭矩确定汽车车轮的纵向力。其中，预设的范围可根据实际情况进行标定，例如，预设的范围可为10％～20％。
需要说明的是，根据大量的试验数据可知，路面附着系数与车轮滑移率存在如图3所示的关系。从图3中可看出，总存在某一滑移率对应的路面纵向附着系数达到最大，这个最大的纵向附着系数定义为峰值附着系数，对应于峰值附着系数的滑移率定义为最佳滑移率。最佳滑移率一般在10％～20％的范围内。在本发明的其他实施例中，路面附着系数与车轮滑转率之间的关系与路面附着系数与车轮滑移率之间的关系基本一致。由此可知，最佳滑转率一般在图3所示的10％～20％的范围。
另外，路面附着系数是附着力与车轮法向(与路面垂直的方向)压力的比值。它可以看成是轮胎和路面之间的静摩擦系数。这个系数越大，可利用的附着力就越大，汽车就越不容易打滑。附着系数的大小，主要取决于路面的种类和干燥状况，并且和轮胎的结构、胎面花纹以及行驶速度都有关系。一般来说，干燥、良好的沥青或混凝土路面的附着系数最大，车子不容易打滑，行驶安全；而冰雪路面的附着系数最小，最容易打滑。
在本发明的一个实施例中，可根据以下公式(3)计算汽车车轮的纵向力：
Fx＝T*i/r (3)
其中，Fx为汽车车轮的纵向力，T为汽车电机的输出扭矩，i为汽车的减速器传动比值，r为汽车车轮半径。其中，汽车电机的输出扭矩、汽车的减速器传动比值和汽车车轮半径均可由汽车的整车控制器获取，具体获取方式在此不做限定。
具体地，当汽车车轮的滑移率或滑转率在10％～20％的范围内时，汽车的整车控制器可将汽车电机的输出扭矩、汽车的减速器传动比值和汽车车轮半径代入公式(3)中以得到汽车车轮的纵向力。其中，如图2所示，汽车的每个车轮均对应一个电机。
在本发明的实施例中，如果汽车车轮的滑移率或滑转率不在预设的范围内，则说明汽车目前正处于平稳的形式状态，此时主动安全电控系统无需对汽车做出控制，也就不需要获取汽车当前所述里面的附着系数，即停止汽车识别路面的后续操作。
S3，通过角度传感器获取角度传感器的上连杆与水平面的夹角，并根据角度传感器的上连杆与水平面的夹角确定汽车车轮的垂直载荷。
在本发明的一个实施例中，如图4所示，角度传感器的下连杆与汽车单边悬架的摆臂(即，悬架摆臂)可固定连接，角度传感器的中间连杆分别与角度传感器的下连杆和角度传感器的上连杆可进行球头副连接，角度传感器的上连杆与角度传感器可进行旋转副连接。
在本发明的另一个实施例中，如图5所示，根据角度传感器的上连杆与水平面的夹角确定汽车车轮的垂直载荷，具体可包括以下步骤：
S31，根据角度传感器的上连杆与水平面的夹角计算汽车悬架弹簧的变形量。
S32,根据汽车悬架弹簧的变形量和预设的悬架弹簧刚度值计算汽车悬架弹簧的受力值。其中，预设的悬架弹簧刚度值可根据实际情况进行标定。
需要说明的是，该实施例中所描述的悬架弹簧可为螺旋弹簧。
S33,根据汽车悬架弹簧的受力值和预设的悬架杠杆比计算汽车车轮的垂直载荷。其中，预设的悬架杠杆比可根据实际情况进行标定。
需要说明的是，角度传感器可通过霍尔效应测量出角度传感器的上连杆与水平面的夹角，即图4中的a1角。其中，角度传感器的上连杆与水平面的夹角根据实际的情况有正负之分。在车轮载荷发生变化时(如图4中虚线部分，车轮垂直载荷增加)悬架摆臂会相对车身转动一个角度a2，悬架弹簧(例如，起到减震作用的螺旋弹簧)发生一个变形量。同时悬架摆臂转动带动各连杆运动，使得a1角发生变化。根据悬架弹簧的变形量和悬架弹簧的刚度可以求得悬架弹簧的受力，然后根据悬架的杠杆比和悬架弹簧的受力求得车轮的垂直载荷。即此时车辆在行驶时角度传感器随时测得到的a1角，便可得到车轮的垂直载荷。由此可知，角度传感器的检测信息包括车辆在行驶时角度传感器随时测得到的a1角信息。
在本发明的其他实施例中，如图2所述，汽车可包括四个角度传感器分别安装在汽车的四个悬架上，其中，该汽车的整车控制器可通过上述四个角度传感器分别获取该汽车的四个车轮的垂直载荷。
S4，根据汽车车轮的纵向力和汽车车轮的垂直载荷，确定汽车车轮所处路面的附着系数以对路面进行识别。
在本发明的实施例中，上述汽车的路面附着系数可根据以下公式(4)计算获得：
μ＝Fx/Fz (4)
其中，μ为汽车的路面附着系数，Fx为为汽车车轮的纵向力，Fz为汽车车轮的垂直载荷。
在本发明的实施例中，汽车的存储空间中可预先存储有路面附着系数和路面类型的对应关系表，汽车的整车控制器可根据汽车车轮所处路面的附着系数查表识别汽车车轮所处路面的类型。
由此可知，根据本发明实施例的识别路面方法可精确的计算出该汽车各个车轮所处路面的的附着系数，从而有助于汽车主动安全电控系统做出准确的响应，以保证汽车安全行驶。
在本发明的一个实施例中，在根据汽车车轮的纵向力和汽车车轮的垂直载荷确定汽车的路面附着系数之后，还可包括根据汽车车轮所处路面的附着系数对汽车电机进行控制，从而可以对汽车的电机做出更为精确的控制，以保证汽车安全行驶。
具体而言，在汽车行驶的过程中，汽车轮胎的花纹、气压以及荷载等一般情况下都是不变的，因此会导致路面附着系数变化的主要还是路面状况的改变，比如说路面的粗糙程度和潮湿泥泞程度变化等。例如，汽车在加速行驶的过程中时，由于天气等原因导致的路面附着情况突然恶化，即路面附着系数降低，驾驶司机往往不能及时反应，此时汽车的汽车稳定性控制系统就能够根据本发明的识别路面方法计算出的汽车各个车轮所处路面的的附着系数，以分别对相应的汽车电机做出响应，以保证汽车安全行驶。
本发明实施例的所处路面方法，首先检测汽车车轮的轮速，并根据汽车车轮的轮速确定汽车车轮的滑移率或滑转率，如果汽车车轮的滑移率或滑转率在预设的范围内，获取汽车电机的输出扭矩，并根据输出扭矩确定汽车车轮的纵向力，然后通过角度传感器获取角度传感器的上连杆与水平面的夹角，并根据角度传感器的上连杆与水平面的夹角确定汽车车轮的垂直载荷，最后根据汽车车轮的纵向力和汽车车轮的垂直载荷确定汽车车轮所处路面的附着系数以对汽车车轮所处路面进行识别。由此，该方法能够计算汽车与路面间的附着系数，从而有助于汽车主动安全电控系统做出准确的响应，以保证汽车安全行驶。
图6是根据本发明一个实施例的识别路面装置的方框示意图。
如图6所示，本发明实施例的识别路面装置包括：第一确定模块100、第二确定200、第二确定模块300和识别模块400。
其中，第一确定模块100用于检测汽车车轮50的轮速，并根据汽车车轮50的轮速确定汽车车轮50的滑移率或滑转率。其中，汽车可包括电动汽车和燃油汽车。
需要说明的是，滑移率是指汽车在制动时，车轮50抱死程度，滑转率是指汽车加速起步时，车轮50滑转程度。在本发明的其他实施例中，汽车加速时，车轮50滑转程度也可叫做滑转率。
在本发明的实施例中，如图2所述，汽车可包括四个轮速传感器20。具体地，当汽车在制动时，第一确定模块100可通过四个轮速传感器20检测该汽车四个车轮50的轮速，并根据汽车四个车轮50的轮速获取汽车四个车轮50的滑移率，当汽车在加速时，第一确定模块100可通过四个轮速传感器20检测该汽车四个车轮50的轮速，并根据汽车四个车轮50的轮速获取汽车四个车轮50的滑转率。
上述汽车车轮50的轮速可作为计算汽车车轮50的滑转率和滑移率的条件，进一步而言，第一确定模块100可根据以下公式(1)计算该汽车车轮50的滑移率：
S＝(V1-Vc)/Vc (1)
根据以下公式(2)计算该汽车车轮50的滑转率：
Q＝(V1-Vc)/V1 (2)
其中，S为汽车车轮50的滑移率，Q为汽车车轮50的滑转率，V1为汽车车轮50的轮速，Vc为汽车的整车车速。其中，汽车的整车车速可由第一确定模块100获取，具体获取方式在此不做限定。
通过以上计算汽车车轮50的滑移率或滑转率的方式可知，当汽车在制动时，第一确定模块100可将汽车车轮50的轮速和汽车的整车车速代入公式(1)中可得到汽车车轮50的滑移率，当汽车在加速(驱动)时，第一确定模块100可将汽车车轮50的轮速和汽车的整车车速代入公式(2)中可得到汽车车轮50的滑转率。
需要说明的是，如图2所示，该实施例中所描述的汽车采用分布式四电机轮端驱动的结构，第一确定模块100通过上述的公式(1)或(2)可分别计算出汽车四个车轮的滑移率或滑转率。
第二确定模块200用于当汽车车轮的滑移率或滑转率在预设的范围内时，获取汽车电机的输出扭矩，并根据输出扭矩确定汽车车轮的纵向力。其中，预设的范围可根据实际情况进行标定，例如，预设的范围可为10％～20％。
需要说明的是，根据大量的试验数据可知，路面附着系数与车轮50滑移率存在如图3所示的关系。从图3中可看出，总存在某一滑移率对应的路面纵向附着系数达到最大，这个最大的纵向附着系数定义为峰值附着系数，对应于峰值附着系数的滑移率定义为最佳滑移率。最佳滑移率一般在10％～20％的范围内。在本发明的其他实施例中，路面附着系数与车轮50滑转率之间的关系与路面附着系数与车轮50滑移率之间的关系基本一致。由此可知，最佳滑转率一般在图3所示的10％～20％的范围。
另外，路面附着系数是附着力与车轮50法向(与路面垂直的方向)压力的比值。它可以看成是轮胎和路面之间的静摩擦系数。这个系数越大，可利用的附着力就越大，汽车就越不容易打滑。附着系数的大小，主要取决于路面的种类和干燥状况，并且和轮胎的结构、胎面花纹以及行驶速度都有关系。一般来说，干燥、良好的沥青或混凝土路面的附着系数最大，车子不容易打滑，行驶安全；而冰雪路面的附着系数最小，最容易打滑。
在本发明的一个实施例中，第二确定模块200可根据以下公式计算汽车车轮50的纵向力：
Fx＝T*i/r，
其中，Fx为汽车车轮50的纵向力，T为汽车电机40的输出扭矩，i为汽车的减速器传动比值，r为汽车车轮50半径。其中，汽车电机40的输出扭矩、汽车的减速器传动比值和汽车车轮50半径均可由第二确定模块200获取，具体获取方式在此不做限定。
具体地，当汽车车轮50的滑移率或滑转率在10％～20％的范围内时，第二确定模块200可将汽车电机40的输出扭矩、汽车的减速器传动比值和汽车车轮50半径代入公式(3)中以得到汽车车轮50的纵向力。其中，如图2所示，汽车的每个车轮50均对应一个电机40。
在本发明的实施例中，如果汽车车轮的滑移率或滑转率不在预设的范围内，则说明汽车目前正处于平稳的形式状态，此时主动安全电控系统无需对汽车做出控制，也就不需要获取汽车当前所述里面的附着系数，即停止识别路面装置识别路面的后续操作。
第三确定模块300用于通过角度传感器获取角度传感器的上连杆与水平面的夹角，并根据角度传感器的上连杆与水平面的夹角确定汽车车轮的垂直载荷。
在本发明的一个实施例中，如图4所示，角度传感器30的下连杆33与汽车单边悬架的摆臂(即，悬架摆臂1)可固定连接，角度传感器30的中间连杆32分别与角度传感器30的下连杆33和角度传感器30的上连杆31可进行球头副连接，角度传感器30的上连杆31与角度传感器30可进行旋转副连接。
在本发明的另一个实施例中，第三确定模块300在通过角度传感器获取角度传感器的上连杆与水平面的夹角之后，具体可用于根据角度传感器的上连杆与水平面的夹角计算汽车悬架弹簧的变形量，并根据汽车悬架弹簧的变形量和预设的悬架弹簧刚度值计算汽车悬架弹簧的受力值，以及根据汽车悬架弹簧的受力值和预设的悬架杠杆比计算汽车车轮的垂直载荷。其中，预设的悬架弹簧刚度值和预设的悬架杠杆比均可根据实际情况进行标定。应说明的是，该实施例中所描述的悬架弹簧可为螺旋弹簧。
需要说明的是，角度传感器30可通过霍尔效应测量出角度传感器30的上连杆31与水平面的夹角，即图4中的a1角。其中，角度传感器30的上连杆31与水平面的夹角根据实际的情况有正负之分。在车轮50载荷发生变化时(如图4中虚线部分，车轮50垂直载荷增加)悬架摆臂1会相对车身转动一个角度a2，悬架弹簧2(例如，起到减震作用的螺旋弹簧)发生一个变形量。同时悬架摆臂1转动带动各连杆运动，使得a1角发生变化。根据减震器弹簧2的变形量和悬架弹簧2的刚度可以求得悬架弹簧2的受力，然后根据悬架的杠杆比和悬架弹簧2的受力求得车轮50的垂直载荷。即此时车辆在行驶时角度传感器30随时测得到的a1角，便可得到车轮50的垂直载荷。由此可知，角度传感器30的检测信息包括车辆在行驶时角度传感器30随时测得到的a1角信息。
在本发明的其他实施例中，如图2所述，汽车可包括四个角度传感器30分别安装在汽车的四个悬架上，其中，第二获取模块300可通过上述四个角度传感器30分别获取该汽车的四个车轮50的垂直载荷。
识别模块400用于根据汽车车轮的纵向力和汽车车轮的垂直载荷，确定汽车车轮所处路面的附着系数以对路面进行识别。
在本发明的实施例中，上述汽车的路面附着系数可根据以下公式(4)计算获得：
μ＝Fx/Fz (4)
其中，μ为汽车的路面附着系数，Fx为为汽车车轮50的纵向力，Fz为汽车车轮50的垂直载荷。
在本发明的实施例中，汽车的存储空间中可预先存储有路面附着系数和路面类型的对应关系表，识别模块400可根据汽车车轮所处路面的附着系数查表识别汽车车轮所处路面的类型。
由此可知，根据本发明实施例的识别路面装置可精确的计算出该汽车各个车轮50所处路面的的附着系数，从而有助于汽车主动安全电控系统做出准确的响应，以保证汽车安全行驶。
在本发明的一个实施例中，如图7所示，上述识别路面装置还可包括控制模块500，控制模块500用于根据汽车车轮所处路面的附着系数对汽车电机40进行控制，从而可以对汽车的电机做出更为精确的控制，以保证汽车安全行驶。
具体而言，在汽车行驶的过程中，汽车轮50胎的花纹、气压以及荷载等一般情况下都是不变的，因此会导致路面附着系数变化的主要还是路面状况的改变，比如说路面的粗糙程度和潮湿泥泞程度变化等。例如，汽车在加速行驶的过程中时，由于天气等原因导致的路面附着情况突然恶化，即路面附着系数降低，驾驶司机往往不能及时反应，此时控制模块500(例如，汽车稳定性控制系统)就能够根据本发明的识别路面装置计算出的各个车轮50所处路面的的附着系数，以分别对相应的汽车电机40做出响应，以保证汽车安全行驶。
本发明实施例的识别路面装置，通过第一确定模块检测汽车车轮的轮速以确定汽车车轮的滑移率或滑转率，当汽车车轮的滑移率或滑转率在预设的范围内时，第二确定模块获取汽车电机的输出扭矩，并根据输出扭矩确定汽车车轮的纵向力，第三确定模块通过角度传感器获取角度传感器的上连杆与水平面的夹角，并根据角度传感器的上连杆与水平面的夹角确定汽车车轮的垂直载荷，而后识别模块根据汽车车轮的纵向力和汽车车轮的垂直载荷，确定汽车车轮所处路面的附着系数以对路面进行识别。由此，该装置能够计算汽车所处路面的附着系数，从而有助于汽车主动安全电控系统做出准确的响应，以保证汽车安全行驶。
为了实现上述实施例，本发明还提出一种汽车，其包括上述识别路面装置。
本发明实施例的汽车，通过上述识别路面装置，能够计算汽车所处路面的附着系数，从而有助于汽车主动安全电控系统做出准确的响应，以保证汽车安全行驶。
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。
在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。
在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。
尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。

Claims (9)

1.一种识别路面方法，其特征在于，包括以下步骤：
检测汽车车轮的轮速，并根据所述汽车车轮的轮速确定所述汽车车轮的滑移率或滑转率；
如果所述汽车车轮的滑移率或滑转率在预设的范围内，获取汽车电机的输出扭矩，并根据所述输出扭矩确定所述汽车车轮的纵向力；
通过角度传感器获取所述角度传感器的上连杆与水平面的夹角，并根据所述角度传感器的上连杆与水平面的夹角确定所述汽车车轮的垂直载荷，其中，所述角度传感器的下连杆与汽车单边悬架的摆臂固定连接，所述角度传感器的中间连杆分别与所述角度传感器的下连杆和所述角度传感器的上连杆进行球头副连接，所述角度传感器的上连杆与所述角度传感器进行旋转副连接，所述根据所述角度传感器的上连杆与水平面的夹角确定所述汽车车轮的垂直载荷，具体包括：
根据所述角度传感器的上连杆与水平面的夹角计算汽车悬架弹簧的变形量；
根据所述汽车悬架弹簧的变形量和预设的悬架弹簧刚度值计算所述汽车悬架弹簧的受力值；以及
根据所述汽车悬架弹簧的受力值和预设的悬架杠杆比计算所述汽车车轮的垂直载荷；以及
根据所述汽车车轮的纵向力和所述汽车车轮的垂直载荷，确定所述汽车车轮所处路面的附着系数以对所述路面进行识别。
2.根据权利要求1所述的识别路面方法，其特征在于，根据以下公式计算所述汽车车轮的滑移率：
S＝(V1-Vc)/Vc，
根据以下公式计算所述汽车车轮的滑转率：
Q＝(V1-Vc)/V1，
其中，S为所述汽车车轮的滑移率，Q为所述汽车车轮的滑转率，V1为所述汽车车轮的轮速，Vc为所述汽车的整车车速。
3.根据权利要求1所述的识别路面方法，其特征在于，根据以下公式计算所述汽车车轮的纵向力：
Fx＝T*i/r，
其中，Fx为所述汽车车轮的纵向力，T为所述汽车电机的输出扭矩，i为所述汽车的减速器传动比值，r为汽车车轮半径。
4.根据权利要求1所述的识别路面方法，其特征在于，在根据所述汽车车轮的纵向力和所述汽车车轮的垂直载荷确定所述汽车车轮所处路面的附着系数之后，还包括：
根据所述汽车车轮所处路面的附着系数对所述汽车电机进行控制。
5.一种识别路面装置，其特征在于，包括：
第一确定模块，所述第一确定模块用于检测汽车车轮的轮速，并根据所述汽车车轮的轮速确定所述汽车车轮的滑移率或滑转率；
第二确定模块，所述第二确定模块用于当所述汽车车轮的滑移率或滑转率在预设的范围内时，获取汽车电机的输出扭矩，并根据所述输出扭矩确定所述汽车车轮的纵向力；
第三确定模块，所述第三确定模块用于通过角度传感器获取所述角度传感器的上连杆与水平面的夹角，并根据所述角度传感器的上连杆与水平面的夹角确定所述汽车车轮的垂直载荷，其中，所述角度传感器的下连杆与汽车单边悬架的摆臂固定连接，所述角度传感器的中间连杆分别与所述角度传感器的下连杆和所述角度传感器的上连杆进行球头副连接，所述角度传感器的上连杆与所述角度传感器进行旋转副连接，所述第三确定模块在通过角度传感器获取所述角度传感器的上连杆与水平面的夹角之后，具体用于：
根据所述角度传感器的上连杆与水平面的夹角计算所述汽车悬架弹簧的变形量；
根据所述汽车悬架弹簧的变形量和预设的悬架弹簧刚度值计算所述汽车悬架弹簧的受力值；以及
根据所述汽车悬架弹簧的受力值和预设的悬架杠杆比计算所述汽车车轮的垂直载荷；以及
识别模块，所述识别模块用于根据所述汽车车轮的纵向力和所述汽车车轮的垂直载荷，确定所述汽车车轮所处路面的附着系数以对所述路面进行识别。
6.根据权利要求5所述的识别路面装置，其特征在于，所述第一确定模块根据以下公式计算所述汽车车轮的滑移率：
S＝(V1-Vc)/Vc，
所述第一确定模块根据以下公式计算所述汽车车轮的滑转率：
Q＝(V1-Vc)/V1，
其中，S为所述汽车车轮的滑移率，Q为所述汽车车轮的滑转率，V1为所述汽车车轮的轮速，Vc为所述汽车的整车车速。
7.根据权利要求5所述的识别路面装置，其特征在于，所述第二确定模块根据以下公式计算所述汽车车轮的纵向力：
Fx＝T*i/r，
其中，Fx为所述汽车车轮的纵向力，T为所述汽车电机的输出扭矩，i为所述汽车的减速器传动比值，r为汽车车轮半径。
8.根据权利要求5所述的识别路面装置，其特征在于，还包括：控制模块，所述控制模块用于根据所述汽车车轮所处路面的附着系数对所述汽车电机进行控制。
9.一种汽车，其特征在于，包括如权利要求5-8中任一项所述的识别路面装置。
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