CN109278755B - 车辆路面坡度计算方法及系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种车辆路面坡度计算方法及系统，所述方法包括如下步骤：获取车辆运动时的第一加速度；获取车辆运动时的第二加速度；将第一加速度、第二加速度分别与第一加速度预设阈值、第二加速度预设阈值进行比较；若第一加速度和第二加速度均小于第一加速度预设阈值、第二加速度预设阈值，则根据第一加速度计算得到车辆路面坡度。本发明所述的车辆路面坡度计算方法及系统，先判断第一加速度、第二加速度与加速度预设阈值的大小，再通过第一加速度精确计算出车辆运动时的路面坡度。根据精确计算得到的不同的路面坡度，分不同驻车力进行分段驻车动作，可以减少刹车片的磨损，延长刹车片的使用寿命，增加了整车控制系统的整体安全性能。

Description

车辆路面坡度计算方法及系统

技术领域

本发明公开一种车辆路面坡度计算方法及系统，属于汽车电子控制技术领域。

背景技术

随着汽车工业的快速发展以及人民生活水平的不断提高，人们开始不断追求更高的汽车安全性与可靠性，这使得汽车行业不断朝着人性化、电子化和智能化方向发展。现代车辆控制系统中包含许多个子系统，车辆的控制效果不仅取决于整车控制器，还与采集的车辆参数信息密切相关。

电子驻车制动（Electrical Park Brake，EPB）系统是采用电子控制方式实现停车驻车制动的技术，将行车过程中的临时性制动和停车后的长时性驻车制动功能整合在一起。EPB系统可以通过内置在其中的电子驻车控制器来测算路面坡度，根据得到的路面坡度以及车辆电子控制单元所标定得到的不同路面坡度对应的驻车力，根据不同坡度给出不同分段的驻车力进行相应的驻车动作。由于人们对汽车安全性能要求的不断提高，测算出车辆运动时可靠的路面坡度，对于整个汽车电子驻车制动系统具有重要的意义。

根据电子驻车控制器实时计算得到的路面坡度，给出不同的驻车力进行驻车动作。根据不同坡度给出分段的驻车力，总共分为以下两段：当路面坡度小于5%时，用10A左右的电流所产生的驻车力进行驻车动作；当路面坡度大于等于5%时，用15A-20A左右的电流所产生的驻车力进行驻车动作。根据不同的路面坡度，分两段不同驻车力进行分段驻车动作，可以减少刹车片的磨损，延长刹车片的使用寿命，也避免了在小坡度上使用过大的驻车力的问题，有效的提高了车辆行驶的安全性能。但现有研究在加速度可靠性的验证方面还存在不足，这样就可能导致实时计算出的路面坡度存在误差，给汽车行车制动带来安全风险。

针对上述问题，本发明提供一种车辆运动路面坡度计算方法及系统。

发明内容

本发明的目的是提供一种车辆路面坡度计算方法及系统，可以得到精确的路面坡度，使汽车行车制动更安全。

一种车辆路面坡度计算方法，包括如下步骤：

获取车辆运动时的第一加速度，并将第一加速度与第一加速度预设阈值进行比较；

获取车辆运动时的第二加速度，并将第二加速度与第二加速度预设阈值进行比较；

若第一加速度小于第一加速度预设阈值，且第二加速度也小于第二加速度预设阈值，则根据第一加速度计算得到车辆路面坡度。

作为优选，所述第一加速度由车辆加速度传感器采集得到。

作为优选，所述第二加速度由车速传感器采集的多个车速信号计算得到。

作为优选，所述第一加速度与第一加速度预设阈值比较N次，所述第二加速度与第二加速度预设阈值比较N次，2≤N≤30。

作为优选，所述车辆路面坡度的计算公式为：

β=tanθ=tan[arcsin(a/g)]

其中，β是路面坡度，θ是路面角度， a是第一加速度值，g是重力加速度值。

一种车辆路面坡度计算系统，包括如下模块：

第一加速度处理模块：用于获取车辆运动时的第一加速度，并将第一加速度与第一加速度预设阈值进行比较，；

第二加速度处理模块：用于获取车辆运动时的第二加速度，并将第二加速度与第二加速度预设阈值进行比较；

路面坡度计算模块：若第一加速度小于第一加速度预设阈值，且第二加速度也小于第二加速度预设阈值，用于根据第一加速度计算车辆路面坡度。

作为优选，所述第一加速度由车辆加速度传感器采集得到。

作为优选，所述第二加速度由车速传感器采集的多个车速信号计算得到。

作为优选，所述第一加速度与第一加速度预设阈值比较N次，所述第二加速度与第二加速度预设阈值比较N次，2≤N≤30。

作为优选，所述车辆路面坡度的计算公式为：

β=tanθ=tan[arcsin(a/g)]

其中，β是路面坡度，θ是路面角度， a是第一加速度值，g是重力加速度值。

本发明所述的车辆路面坡度计算方法及系统，先分别判断第一加速度、第二加速度与第一加速度预设阈值、第二加速度预设阈值的大小，即先判断车辆纵向加速度的可靠性，在第一加速度、第二加速度均可靠的情况下，通过加速度传感器得到的第一加速度计算出车辆运动时的路面坡度。采用加速度传感器获取的纵向加速度和车速传感器获取的车速分别验证加速度的可靠性，只有两种加速度都可靠的情况下，才会认定此时的加速度是可靠的，然后计算得到精确的路面坡度，具有更高的可靠性，增强了整车控制系统的整体安全性能。根据精确计算得到的不同的路面坡度，分不同驻车力进行分段驻车动作，可以减少刹车片的磨损，延长刹车片的使用寿命，也避免了在小坡度上使用过大的驻车力的问题，有效的提高了车辆行驶的安全性能。

附图说明

此处的附图被并入说明书中并构成本说明书的一部分，示出了符合本公开的实施例，并与说明书一起用于解释本公开的原理。显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本公开的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本实施例的车辆路面坡度计算方法流程图；

图2为本实施例的车辆路面加速度分解图；

图3为本实施例的车辆路面坡度计算系统框图。

具体实施方式

现在将参考附图更全面地描述示例实施方式。然而，示例实施方式能够以多种形式实施，且不应被理解为限于在此阐述的范例；相反，提供这些实施方式使得本公开将更加全面和完整，并将示例实施方式的构思全面地传达给本领域的技术人员。所描述的特征、结构或特性可以以任何合适的方式结合在一个或更多实施方式中。在下面的描述中，提供许多具体细节从而给出对本公开的实施方式的充分理解。然而，本领域技术人员将意识到，可以实践本公开的技术方案而省略所述特定细节中的一个或更多，或者可以采用其它的方法、组元、装置、步骤等。在其它情况下，不详细示出或描述公知技术方案以避免喧宾夺主而使得本公开的各方面变得模糊。

此外，附图仅为本公开的示意性图解，图中相同的附图标记表示相同或类似的部分，因而将省略对它们的重复描述。附图中所示的一些方框图是功能实体，不一定必须与物理或逻辑上独立的实体相对应。可以采用软件形式来实现这些功能实体，或在一个或多个硬件模块或集成电路中实现这些功能实体，或在不同网络和/或处理器装置和/或微控制器装置中实现这些功能实体。

下面结合附图对本发明实施方式进行详细说明。

图1为本实施例的车辆路面坡度计算方法流程图。参考图1，本实施例的车辆路面坡度计算方法可以包括：

S101：获取车辆运动时的第一加速度，并将第一加速度与第一加速度预设阈值进行比较；

其中，所述第一加速度由车辆加速度传感器采集得到。可以通过两种加速度传感器来获取车辆第一加速度，分别是G-Sensor（Gravity sensor）传感器和车身电子稳定系统（ESP, Electronic Stability Program）中的纵向加速度信号（ESP_LongitudeACC）来计算车辆第一加速度。

G-Sensor传感器：重力传感器，又名加速度传感器（accelerometer），是能感知加速度大小的MEMS传感器。 一个质量块两端通过弹簧进行固定。在没有加速度的情况下，弹簧不会发生形变，质量块静止。当产生加速度时，弹簧发生形变，质量块的位置会发生变化。弹簧的形变量随着加速度的增大而增大。在弹簧的劲度系统 k 和质量块的质量 m已知的情况下，只要测量出弹簧的形变量，就可以求出车辆的第一加速度。

车身电子稳定系统（ESP, Electronic Stability Program）：ESP中集成有加速度传感器，利用得到的纵向加速度信号（ESP_LongitudeACC），可以求得车辆的第一加速度信号。

S102：获取车辆运动时的第二加速度，并将第二加速度与第二加速度预设阈值进行比较；

所述第二加速度由车速传感器采集的多个车速信号计算得到。具体可以为：先通过车辆的车速传感器实时采集的多组车辆速度值，算出车辆坡起时的平均加速度值，即为第二加速度。车辆速度值采集的组数一般为偶数组，范围优选16~64组，如先通过车辆的车速传感器实时采集的16组车辆速度值，算出车辆坡起时的平均加速度值。

S103：若第一加速度小于第一加速度预设阈值，且第二加速度也小于第二加速度预设阈值，则根据第一加速度计算得到车辆路面坡度。

如果第一加速度小于第一加速度预设阈值，且第二加速度也小于第二加速度预设阈值，则认为第一加速度、第二加速度是可靠的。为增加可靠性判断正确性，防止误判断，所述第一加速度、第二加速度会分别多次与加速度预设阈值进行比较，只有当每次比较的结果都是可靠时，才会进行车辆路面坡度计算，否则认为此加速度不可靠，不进行车辆路面坡度计算。比较次数N为预先设定，一般为2-30次，优选15次左右；所述第一加速度预设阈值主要根据不同的第一加速度采集装置而定，所述第二加速度预设阈主要根据不同的车速信号采集装置而定。

只有经过N次比较，得到的两组车辆加速度（第一加速度和第二加速度）同时可靠时，这时才会用加速度传感器得到的第一加速度计算出车辆坡起时的路面坡度。

所述车辆路面坡度的计算公式为：

如图2所示，根据车辆在路面斜坡上，加速度分解图中所得：

sinθ=a/g；

所以，θ=arcsin(a/g)；

因此，β=tanθ=tan[arcsin(a/g)]

其中，β是路面坡度，θ是路面角度， a是第一加速度值，g是重力加速度值。

根据路面坡度计算公式，计算得出的加速度a（mg）、正弦值、角度θ（°）和路面坡度β（%）对应关系表，以下列出了11组数据情况表：

序号	加速度(mg)	正弦值	角度（°）	路面坡度（%）
					1	0.00	0.00	0.00	0.00
2	99.50	0.10	5.71	10.00
					3	196.12	0.20	11.31	20.00
4	287.35	0.29	16.70	30.00
					5	371.39	0.37	21.80	40.00
6	447.21	0.45	26.57	50.00
					7	514.50	0.51	30.96	60.00
8	573.46	0.57	34.99	70.00
					9	624.70	0.62	38.66	80.00
10	668.96	0.67	41.99	90.00
					11	707.11	0.71	45.00	100.00

本实施例所述的车辆路面坡度计算方法，先分别判断第一加速度、第二加速度与第一加速度预设阈值、第二加速度预设阈值的大小，即先判断车辆纵向加速度的可靠性，在第一加速度、第二加速度均可靠的情况下，通过加速度传感器得到的第一加速度计算出车辆运动时的路面坡度。采用加速度传感器获取的纵向加速度和车速传感器获取的车速分别验证加速度的可靠性，只有两种加速度都可靠的情况下，才会认定此时的加速度是可靠的，然后计算得到精确的路面坡度，具有更高的可靠性，增强了整车控制系统的整体安全性能。根据精确计算得到的不同的路面坡度，分不同驻车力进行分段驻车动作（如当路面坡度小于5%时，用10A的电流所产生的驻车力进行驻车动作；当路面坡度大于等于5%时，用17A的电流所产生的驻车力进行驻车动作），可以减少刹车片的磨损，延长刹车片的使用寿命，也避免了在小坡度上使用过大的驻车力的问题，有效的提高了车辆行驶的安全性能。

图3为本实施例的车辆路面坡度计算系统框图。参考图3，本实施例所述的车辆路面坡度计算系统，包括如下模块：

第一加速度处理模块1：用于获取车辆运动时的第一加速度，并将第一加速度与第一加速度预设阈值进行比较。

所述第一加速度由车辆加速度传感器采集得到。可以通过两种加速度传感器来获取车辆第一加速度，分别是G-Sensor（Gravity sensor）传感器和车身电子稳定系统（ESP,Electronic Stability Program）中的纵向加速度信号（ESP_LongitudeACC）来计算车辆第一加速度。

第二加速度处理模块2：用于获取车辆运动时的第二加速度，并将第二加速度与第二加速度预设阈值进行比较。

所述第二加速度由车速传感器采集的多个车速信号计算得到。具体可以为：先通过车辆的车速传感器实时采集的多组车辆速度值，算出车辆坡起时的平均加速度值，即为第二加速度。车辆速度值采集的组数一般为偶数组，范围优选16~64组，如先通过车辆的车速传感器实时采集的16组车辆速度值，算出车辆坡起时的平均加速度值。

路面坡度计算模块3：若第一加速度小于第一加速度预设阈值，且第二加速度也小于第二加速度预设阈值，用于根据第一加速度计算车辆路面坡度。

如果第一加速度小于第一加速度预设阈值，且第二加速度也小于第二加速度预设阈值，则认为第一加速度、第二加速度是可靠的。为增加可靠性判断正确性，防止误判断，所述第一加速度、第二加速度会分别多次与加速度预设阈值进行比较，只有当每次比较的结果都是可靠时，才会进行车辆路面坡度计算，否则认为此加速度不可靠，不进行车辆路面坡度计算。比较次数N为预先设定，一般为2-30次，优选15次左右；所述第一加速度预设阈值主要根据不同的第一加速度采集装置而定，所述第二加速度预设阈值主要根据不同的车速信号采集装置而定。

只有经过N次比较，得到的两组车辆加速度（第一加速度和第二加速度）同时可靠时，这时才会用加速度传感器得到的第一加速度计算出车辆坡起时的路面坡度。

所述车辆路面坡度的计算公式为：

β=tanθ=tan[arcsin(a/g)]

其中，β是路面坡度，θ是路面角度， a是第一加速度值，g是重力加速度值。

此外，上述附图仅是根据本发明示例性实施例的方法所包括的处理的示意性说明，而不是限制目的。易于理解，上述附图所示的处理并不表明或限制这些处理的时间顺序。另外，也易于理解，这些处理可以是例如在多个模块中同步或异步执行的。

本领域技术人员在考虑说明书及实践这里公开的发明后，将容易想到本公开的其它实施方案。本申请旨在涵盖本公开的任何变型、用途或者适应性变化，这些变型、用途或者适应性变化遵循本公开的一般性原理并包括本公开未公开的本技术领域中的公知常识或惯用技术手段。说明书和实施例仅被视为示例性的，本公开的真正范围和构思由权利要求指出。

Claims (2)

1.一种车辆路面坡度计算方法，其特征在于，包括如下步骤：

获取车辆运动时的第一加速度，并将第一加速度与第一加速度预设阈值进行N次比较；

获取车辆运动时的第二加速度，并将第二加速度与第二加速度预设阈值进行N次比较；2≤N≤30；

若第一加速度小于第一加速度预设阈值，且第二加速度也小于第二加速度预设阈值，则根据第一加速度计算得到车辆路面坡度；

所述第一加速度预设阈值主要根据不同的第一加速度采集装置而定，所述第二加速度预设阈值只要根据不同的车速信号采集装置而定；

所述第一加速度由车辆加速度传感器采集得到；

所述第二加速度由车速传感器采集的多个车速信号计算得到。

2.一种车辆路面坡度计算系统，其特征在于，包括如下模块：

第一加速度处理模块：用于获取车辆运动时的第一加速度，并将第一加速度与第一加速度预设阈值进行N次比较；

第二加速度处理模块：用于获取车辆运动时的第二加速度，并将第二加速度与第二加速度预设阈值进行N次比较；2≤N≤30；

路面坡度计算模块：若第一加速度小于第一加速度预设阈值，且第二加速度也小于第二加速度预设阈值，用于根据第一加速度计算车辆路面坡度；

所述第一加速度预设阈值主要根据不同的第一加速度采集装置而定，所述第二加速度预设阈值只要根据不同的车速信号采集装置而定；

所述第一加速度由车辆加速度传感器采集得到；

所述第二加速度由车速传感器采集的多个车速信号计算得到。

Images