CN109254171A

CN109254171A - 车用加速度传感器的位置校准方法及装置、车辆控制设备

Info

Publication number: CN109254171A
Application number: CN201710564865.4A
Authority: CN
Inventors: 王志忠
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 2017-07-12
Filing date: 2017-07-12
Publication date: 2019-01-22
Anticipated expiration: 2037-07-12
Also published as: CN109254171B

Abstract

本发明涉及车用加速度传感器的校准装置以及方法。该方法适用于在计算机设备中执行该方法，包括：道路坡度计算步骤，通过发动机模型计算出车辆行驶的道路的坡度a；校准条件判断步骤，判断计算得到的道路的坡度a是否低于规定值，在低于规定值的情况下，作为车用加速度传感器的加速度值直接采用车用加速度传感器输出的测量值Ax并结束流程，否则继续进行下述的第一校准步骤；以及第一校准步骤，将车用加速度传感器的测量值Ax校准为Ax1=Av+gsina。根据本发明，能够对车用加速度传感器的测量进行实时校准。

Description

车用加速度传感器的位置校准方法及装置、车辆控制设备

技术领域

本发明涉及车辆控制领域，特别涉及车用加速度传感器的位置校准方法、车用加速度传感器的位置校准装置以及车辆控制设备。

背景技术

车用加速度传感器是用于测量车辆加速度，广泛运用于EPB、HHC、AVH等等，对于加速度传感器的安装精度具备一定的要求，如果安装不准确会直接影响到性能。

一般整车出厂的时候车用加速度传感器安装位置都是固定的，例如，正常情况下车用加速度传感器是安装在前排座椅的下面，如安装在质心位置上。但是，一旦当车辆出现碰撞的情况下，传感器的安装角度可能会产生偏差，导致输出出现误差，由于车用传感器的输出误差可能会影响整车的性能。

另一方面，除了车辆碰撞以外，在车辆出厂前也可能发生车用加速度传感器安装时角度产生装反或者偏差的情况。对于车用加速度传感器的安装误差等，目前尚无出检测这种安装误差的方法或者装置。

另外，目前也不存在能够对于车用加速度传感器实时进行位置标定的方法。

公开于本发明背景部分的信息仅仅旨在增加对本发明的总体背景的理解，而不应当被视为承认或以任何形式暗示该信息构成已为本领域一般技术人员所公知的现有技术。

发明内容

鉴于此，本发明提供一种车用加速度传感器的输出的校准方法、车用加速度传感器的输出的校准装置以及车辆控制设备，能够实时对车用加速度传感器的输出进行校准。

本发明一方面的车用加速度传感器的校准方法，适用于在计算机设备中执行该方法，其特征在于，该方法包括下述步骤：

道路坡度计算步骤，通过发动机模型计算出车辆行驶的道路的坡度a；

校准条件判断步骤，判断所述道路坡度计算步骤计算得到的道路的坡度a是否低于规定值，在低于规定值的情况下，作为车用加速度传感器的加速度值直接采用车用加速度传感器输出的测量值Ax并结束流程，否则继续进行下述的第一校准步骤；以及

第一校准步骤，根据下述的式(1)将车用加速度传感器的测量值Ax校准为Ax1，

Ax1＝Av+gsina…式(1)，

其中，Ax1为校准后的车用加速度传感器的值，Av为轮速传感器输出的加速度值，g为9.8，a为道路的坡度。

可选地，在所述第一校准步骤中，在道路的坡度a低于规定值的情况下，还进一步判断驱动防滑系统TSC和车辆动态控制系统VDC是否都为车辆行驶工况稳定，如果判断结果两者都为车辆行驶工况稳定则作为车用加速度传感器的加速度值直接采用车用加速度传感器输出的测量值Ax并结束流程，否则继续进行所述第一校准步骤。

可选地，所述发动机模型由下述的式(2)表示：

Ft＝Ff+Fw+Fi+Fj…式(2)，

其中，Ft为发动机产生的驱动力Ff为滚动阻力，Fi为坡道阻力Fw为风阻，Fj为加速阻力。

可选地，在所述第一校准步骤之后进一步具备：

安装角度误差判定步骤，采集多个测量点的轮速传感器输出的轮速梯度值和车用加速度传感器输出的加速度值，在轮速传感器输出的轮速梯度值和车用加速度传感器输出的加速度值之间的误差位于规定范围的情况下，判定为车用加速度传感器存在安装角度误差；以及

第二校准步骤，在所述安装角度误差判定步骤中判定存在误差的情况下，基于下式(3)将车用加速度传感器的测量值Ax1校准为Ax1'，

Ax1'＝Ax1*cosb的平均值…式(3)，其中，b为安装误差角。

可选地，所述安装角度误差判定步骤包括下述子步骤：

采集子步骤，以车速每增加规定值采集多个测量点的轮速传感器输出的轮速梯度值和车用加速度传感器输出的加速度值；

计算子步骤，对每两个相邻测量点进行比较计算，其中，设两个相邻测量点的轮速梯度值为AX1、AX2，设两个相邻测量点的车用加速度传感器输出的加速度值为AX11、AX22，其中，设定系数b和m，b＝(AX1-AX11)/(AX2-AX22)，m＝AX2AX11/AX1AX22，其中，b1、b2、m1、m2为预先设定的阈值；以及

判定子步骤，当b<b1或者b>b2并且m1<m<m2的情况下，判定为存在安装角度误差。

本发明的一方面的车用加速度传感器的校准装置，具备：

道路坡度计算模块，通过发动机模型计算出车辆行驶的道路的坡度a；

校准条件判断模块，判断所述道路坡度计算模块计算得到的道路的坡度a是否低于规定值，在低于规定值的情况下，作为车用加速度传感器的加速度值直接采用车用加速度传感器输出的测量值Ax并结束流程，否则继续进行下述的第一校准步骤；以及

第一校准装置，根据下述的式(4)将车用加速度传感器的测量值Ax校准为Ax1，

Ax1＝Av+gsina…式(4)，

可选地，所述校准条件判断模块在判断道路的坡度a低于规定值的情况下，还进一步判断驱动防滑系统TSC和车辆动态控制系统VDC是否都为车辆行驶工况稳定，如果判断结果两者都为车辆行驶工况稳定则作为车用加速度传感器的加速度值直接采用车用加速度传感器输出的测量值Ax并结束流程，否则继续进行所述第一校准步骤。

可选地，进一步具备：

安装角度误差判定模块，采集多个测量点的轮速传感器输出的轮速梯度值和车用加速度传感器输出的加速度值，在轮速传感器输出的轮速梯度值和车用加速度传感器输出的加速度值之间的误差位于规定范围的情况下，判定为车用加速度传感器存在安装角度误差；以及

第二校准模块，在所述安装角度误差判定模块判定存在误差的情况下，基于下式(5)将车用加速度传感器的测量值Ax1校准为Ax1'，

Ax1'＝Ax1*cosb的平均值…式(5)，

其中，b为安装误差角。

可选地，所述安装角度误差判定模块包括下述子模块：

采集子模块，以车速每增加规定值采集多个测量点的轮速传感器输出的轮速梯度值和车用加速度传感器输出的加速度值；

计算子模块，对每两个相邻测量点进行比较计算，其中，设两个相邻测量点的轮速梯度值为AX1、AX2，设两个相邻测量点的车用加速度传感器输出的加速度值为AX11、AX22，其中，设定系数b和m，b＝(AX1-AX11)/(AX2-AX22)，m＝AX2AX11/AX1AX22，其中，b1、b2、m1、m2为预先设定的阈值；以及

判定子模块，当b<b1或者b>b2并且m1<m<m2的情况下，判定为存在安装角度误差。

本发明的一方面的车辆控制设备，具备：

处理器；以及

存储设备，适用于存储多条指令，其特征在于，所述指令适于由所述处理器加载并执行下述步骤：

校准条件判断步骤，判断计算得到的道路的坡度a是否低于规定值，在低于规定值的情况下，作为车用加速度传感器的加速度值直接采用车用加速度传感器输出的测量值Ax并结束流程，否则继续进行下述的第一校准步骤；以及

第一校准步骤，根据下述的式(6)将车用加速度传感器的测量值Ax校准为Ax1，

Ax1＝Av+gsina…式(6)，

可选地，在所述第一校准步骤之后进一步具备：

第二校准步骤，在所述安装角度误差判定步骤中判定存在误差的情况下，基于下式(7)将车用加速度传感器的测量值Ax1校准为Ax1'，

Ax1'＝Ax1*cosb的平均值…式(7)，

其中，其中，b为安装误差角。

本发明的一方面的计算机程序，其上存储有多条指令，其特征在于，所述指令被处理器执行时实现上述本发明的车用加速度传感器的校准方法。

根据本发明的车用加速度传感器的校准装置以及车用加速度传感器的校准装置能够实时地对车用加速度传感器的输出进行校准，能够得到与实际加速度更精确一致的车用加速度传感器的输出值。

通过纳入本文的附图以及随后与附图一起用于说明本发明的某些原理的具体实施方式，本发明的方法和装置所具有的其它特征和优点将更为具体地变得清楚或得以阐明。

附图说明

图1是表示本发明第一实施方式的车用加速度传感器的校准方法的流程图。

图2是表示本发明第一实施方式的车用加速度传感器的校准方法的流程图。

图3是表示本发明第一实施方式的车用加速度传感器的校准装置的构造示意图。

图4是表示本发明第二实施方式的车用加速度传感器的校准装置的构造示意图。

具体实施方式

下面介绍的是本发明的多个实施例中的一些，旨在提供对本发明的基本了解。并不旨在确认本发明的关键或决定性的要素或限定所要保护的范围。

如图1所示，本发明第一实施方式的车用加速度传感器的校准方法适用于在计算机设备中执行，该方法包括下述步骤：

道路坡度计算步骤S100：通过发动机模型计算出车辆行驶的道路的坡度a；

校准条件判断步骤S200：判断计算得到的道路的坡度a是否低于预先设定的规定值，在低于规定值的情况下，作为车用加速度传感器的加速度值直接采用车用加速度传感器输出的测量值Ax并结束流程，否则继续进行下述的第一校准步骤S200，其中也可以进一步设置在道路的坡度a低于规定值的情况下，还进一步判断驱动防滑系统TSC和车辆动态控制系统VDC是否都为车辆行驶工况稳定(即是否TSC和VDC都为active＝0)，如果判断结果两者都为车辆行驶工况稳定则作为车用加速度传感器的加速度值直接采用车用加速度传感器输出的测量值Ax并结束流程，否则继续进行所述第一校准步骤；以及

第一校准步骤S300：根据式(a)将车用加速度传感器的测量值Ax校准为Ax1，

Ax1＝Av+gsina…式(a)，

接着，对于在道路坡度计算步骤S100中如何通过发动机模型计算出车辆行驶的道路的坡度a进行说明。

首先，车辆行驶的运动学平衡方程(b)表示：

Ft＝Ff+Fw+Fi+Fj…式(b)，

其中，Ft为发动机产生的驱动力，Ff为滚动阻力，Fi为坡道阻力，Fw为风阻，Fj为加速阻力。

其中，Ft＝Ti/r…式(c)

Ti为发动机扭矩，r为轮胎半径，

其中，Cd为风阻系数(定值)，A为迎风面积(定值)，v为车速(可测值)，

因此Fw可以时时的计算并得出具体数值；

Fi＝mgsina…式(e)

其中，

a_v为有车轮处计算的加速度即Av；

其中，m为质量，

Iw为车轮转动惯量；I_f为飞轮转动惯量；ig为转动比(为可测值)，

其中，式(h)和式(i)为定值，

m_f为飞轮质量，r_f为飞轮半径，

m_w为车轮质量，r_w为车轮半径，

由于根据式….，能够推出….值，由此，Ft、Fw、Fj均为可计算，因此，可以计算得到a的值。

这样在上述步骤S100能够获得道路的坡度a，在步骤S200判断道路的坡度a是否超过预定设定的值，若超过的情况下，在步骤S300中进行校准，因此，在第一实施方式的车用加速度传感器的位置校准方法中，能够道路的坡度a超过预定值的情况下的轮速传感器输出的加速度值进行校准。

图2是表示本发明第二实施方式的车用加速度传感器的校准方法的流程图。

在第二实施方式中，步骤S100～步骤300与图1所示的第一实施方式相同，不同之处仅在进一步还设置有步骤S400和步骤500，因此以下说明中省略步骤S100～步骤300的重复说明，仅对步骤S400和步骤500进行说明。

接下来，对于该第二实施方式中的步骤S400和步骤S500进行说明。在第二实施方式中在第一实施方式的基础上能够进一步对轮速传感器的输出的加速度进行更加精确地校准。

在第二实施方式中，如图2所示，在步骤S300之后进一步进行下述步骤：

安装角度误差判定步骤S400：采集多个测量点的轮速传感器输出的轮速梯度值和车用加速度传感器输出的加速度值，在轮速传感器输出的轮速梯度值和车用加速度传感器输出的加速度值之间的误差位于规定范围的情况下，判定为车用加速度传感器存在安装角度误差；以及

第二校准步骤S500：在所述安装角度误差判定步骤500中判定存在误差的情况下，基于下式(3)将车用加速度传感器的测量值Ax1校准为Ax1'，

Ax1'＝Ax1*cosb的平均值…式(3)，

其中b为安装误差角。

首先，对于安装角度误差判定步骤S400进行具体说明。

安装角度误差判定步骤S500包括下述子步骤：

接着，对于安装角度误差判定步骤S500中如何求取Cosb的平均值进行具体说明。

首先，对N个测量点采集轮速梯度值AX1、AX2、AX3…AXN和车用加速度传感器输出的加速度值AX11、AX22、AX33…AXNN，其中N为自然数。

接着，分别计算Cosb1＝AX22/AX2、Cosb2＝AX33/AX3、…Cosb(N-1)＝AXNN/AXN。

最后，对于Cosb1、Cosb2…Cosb(N-1)，计算它们的平均值获得cosb的平均值。作为计算平均值的优选方法，可以是首先，对于Cosb1、Cosb2…Cosb(N-1)去除奇异点(即，去除其中差异较大的Cos值)，接着，对去除异常点后的剩余点中的最大Cos值和最小Cos值进行比较，当两者之间的差异在规定范围内时，取剩余点的Cos值的平均值作为Cosb的平均值。

以上对于本发明的车用加速度传感器的校准方法进行了说明。接着，对于本发明的车用加速度传感器的校准装置进行说明。

因此，在第二实施方式的车用加速度传感器的位置校准方法中，不仅能够对道路的坡度a超过预定值的情况下的轮速传感器输出的加速度值进行校准，而且能够校准存在安装误差的情况下的轮速传感器输出的加速度值。

如图3所示，本发明第一实施方式的车用加速度传感器的校准装置具备：

道路坡度计算模块100，通过发动机模型计算出车辆行驶的道路的坡度a，其中，所述道路的坡度a具体计算方法可参见上述对于第一实施方式的车用加速度传感器的校准方法的说明；

校准条件判断模块200，判断所述道路坡度计算模块100计算得到的道路的坡度a是否低于规定值，在低于规定值的情况下，作为车用加速度传感器的加速度值直接采用车用加速度传感器输出的测量值Ax并结束流程，否则继续进行下述的第一校准步骤；以及

第一校准装置300，根据下述的式(1)将车用加速度传感器的测量值Ax校准为Ax1，

Ax1＝Av+gsina…式(1)，

可选地，所述校准条件判断模块200在道路的坡度a低于规定值的情况下，还进一步判断驱动防滑系统TSC和车辆动态控制系统VDC是否都为车辆行驶工况稳定，如果判断结果两者都为车辆行驶工况稳定则作为车用加速度传感器的加速度值直接采用车用加速度传感器输出的测量值Ax并结束流程，否则继续进行所述第一校准步骤。

如图4所示，本发明第二实施方式的车用加速度传感器的校准装置具备：

在第二实施方式中，图4所示的道路坡度计算模块100、校准条件判断模块200以及第一校准装置300与图3所示的第一实施方式相同，不同之处仅在第二实施方式中进一步具备：

安装角度误差判定模块400，采集多个测量点的轮速传感器输出的轮速梯度值和车用加速度传感器输出的加速度值，在轮速传感器输出的轮速梯度值和车用加速度传感器输出的加速度值之间的误差位于规定范围的情况下，判定为车用加速度传感器存在安装角度误差；以及

第二校准模块500，在所述安装角度误差判定模块判定存在误差的情况下，基于下式(3)将车用加速度传感器的测量值Ax1校准为Ax1'，

Ax1'＝Ax1*cosb的平均值…式(3)，

其中，Cosb的平均值如下求取：

对N个测量点采集轮速梯度值AX1、AX2、AX3…AXN和车用加速度传感器输出的加速度值AX11、AX22、AX33…AXNN，其中N为自然数，Cosb1＝AX22/AX2、Cosb2＝AX33/AX3、…Cosb(N-1)＝AXNN/AXN，计算Cosb1、Cosb2…Cosb(N-1)的平均值获得cosb的平均值。

进一步，如图4所示，安装角度误差判定模块400包括下述子模块：

采集子模块410，以车速每增加规定值采集多个测量点的轮速传感器输出的轮速梯度值和车用加速度传感器输出的加速度值；

计算子模块420，对每两个相邻测量点进行比较计算，其中，设两个相邻测量点的轮速梯度值为AX1、AX2，设两个相邻测量点的车用加速度传感器输出的加速度值为AX11、AX22，其中，设定系数b和m，b＝(AX1-AX11)/(AX2-AX22)，m＝AX2AX11/AX1AX22，其中，b1、b2、m1、m2为预先设定的阈值；以及

判定子模块430，当b<b1或者b>b2并且m1<m<m2的情况下，判定为存在安装角度误差。

另一方面，本发明还涉及一种车辆控制设备，具备：

处理器；以及

存储设备，适用于存储多条指令。

其中，在本发明的车辆控制设备中，所述指令适于由所述处理器加载并执行如上述第一实施方式或第二实施方式所记载的车用加速度传感器的校准方法。

再一方面，本发明还涉及一种计算机程序，在计算机程序上存储有多条指令，所述指令用于实现上述第一实施方式或第二实施方式所记载的车用加速度传感器的校准方法。

应当理解，文中所使用的术语“车辆”或“车辆的”或其它类似术语一般包括机动车辆，例如包括运动型多用途车辆(SUV)、公共车辆、卡车、各种商用车辆的乘用汽车，包括各种舟艇、船舶的船只，航空器等等，并且包括混合动力车辆、电动车辆、可插式混合动力电动车辆、氢动力车辆以及其它替代性燃料车辆(例如源于非石油的能源的燃料)。

以上例子主要说明了本发明的车用加速度传感器的校准方法、车用加速度传感器的校准装置以及车辆控制设备。尽管只对其中一些本发明的具体实施方式进行了描述，但是本领域普通技术人员应当了解，本发明可以在不偏离其主旨与范围内以许多其他的形式实施。因此，所展示的例子与实施方式被视为示意性的而非限制性的，在不脱离如所附各权利要求所定义的本发明精神及范围的情况下，本发明可能涵盖各种的修改与替换。

Claims

1.一种车用加速度传感器的校准方法，适用于在计算机设备中执行该方法，其特征在于，该方法包括下述步骤：

第一校准步骤，根据下述的式（1）将车用加速度传感器的测量值Ax校准为Ax1，

Ax1=Av+gsina … 式（1），

2.如权利要求1所述的种车用加速度传感器的校准方法，其特征在于，

在所述第一校准步骤中，在道路的坡度a低于规定值的情况下，还进一步判断驱动防滑系统TSC和车辆动态控制系统VDC是否都为车辆行驶工况稳定，如果判断结果两者都为车辆行驶工况稳定则作为车用加速度传感器的加速度值直接采用车用加速度传感器输出的测量值Ax并结束流程，否则继续进行所述第一校准步骤。

3.如权利要求1所述的种车用加速度传感器的校准方法，其特征在于，

所述发动机模型由下述的式（2）表示：

Ft=Ff+Fw+Fi+Fj …式（2），

其中， Ft为发动机产生的驱动力Ff为滚动阻力，Fi为坡道阻力Fw 为风阻，Fj为加速阻力。

4.如权利要求1~3任意一项所述的种车用加速度传感器的校准方法，其特征在于，

在所述第一校准步骤之后进一步具备：

第二校准步骤，在所述安装角度误差判定步骤中判定存在误差的情况下，基于下式（3）将车用加速度传感器的测量值Ax1校准为Ax1'，

Ax1'=Ax1*cosb的平均值 … 式（3），

其中，b为安装误差角。

5.如权利要求4所述的车用加速度传感器的位置校准方法，其特征在于，

所述安装角度误差判定步骤包括下述子步骤：

计算子步骤，对每两个相邻测量点进行比较计算，其中，设两个相邻测量点的轮速梯度值为AX1、AX2，设两个相邻测量点的车用加速度传感器输出的加速度值为AX11、AX22，其中，设定系数b和m，b＝（AX1-AX11）/（AX2-AX22），m＝AX2AX11/AX1AX22，其中，b1、b2、m1、m2为预先设定的阈值；以及

6.一种车用加速度传感器的校准装置，具备：

道路坡度计算模块，通过发动机模型计算出车辆行驶的道路的坡度a;

第一校准装置，根据下述的式（4）将车用加速度传感器的测量值Ax校准为Ax1，

Ax1=Av+gsina … 式（4），

7.如权利要求6所述的种车用加速度传感器的校准装置，其特征在于，

所述校准条件判断模块在判断道路的坡度a低于规定值的情况下，还进一步判断驱动防滑系统TSC和车辆动态控制系统VDC是否都为车辆行驶工况稳定，如果判断结果两者都为车辆行驶工况稳定则作为车用加速度传感器的加速度值直接采用车用加速度传感器输出的测量值Ax并结束流程，否则继续进行所述第一校准步骤。

8.如权利要求6或7所述的种车用加速度传感器的校准装置，其特征在于，进一步具备：

第二校准模块，在所述安装角度误差判定模块判定存在误差的情况下，基于下式（5）将车用加速度传感器的测量值Ax1校准为Ax1'，

Ax1'=Ax1*cosb的平均值 … 式（5），

其中，b为安装误差角。

9.如权利要求8所述的车用加速度传感器的位置校准方法，其特征在于，

所述安装角度误差判定模块包括下述子模块：

计算子模块，对每两个相邻测量点进行比较计算，其中，设两个相邻测量点的轮速梯度值为AX1、AX2，设两个相邻测量点的车用加速度传感器输出的加速度值为AX11、AX22，其中，设定系数b和m，b＝（AX1-AX11）/（AX2-AX22），m＝AX2AX11/AX1AX22，其中，b1、b2、m1、m2为预先设定的阈值；以及

10.一种车辆控制设备，具备：

处理器；以及

道路坡度计算步骤，通过发动机模型计算出车辆行驶的道路的坡度a;

第一校准步骤，根据下述的式（6）将车用加速度传感器的测量值Ax校准为Ax1，

Ax1=Av+gsina … 式（6），

11.如权利要求10所述的车辆控制设备，其特征在于，

在所述第一校准步骤之后进一步具备：

第二校准步骤，在所述安装角度误差判定步骤中判定存在误差的情况下，基于下式（7）将车用加速度传感器的测量值Ax1校准为Ax1'，

Ax1'=Ax1*cosb的平均值 … 式（7），

其中，其中，b为安装误差角。

12.一种计算机程序，其上存储有多条指令，其特征在于，所述指令被处理器执行时实现权利要求1~5任意一项所述方法的步骤。