CN109910886B

CN109910886B - 一种路面颠簸检测方法、车辆控制方法及系统

Info

Publication number: CN109910886B
Application number: CN201711304028.4A
Authority: CN
Inventors: 刘振楠; 苏常军; 肖守辉; 杨学青
Original assignee: Zhengzhou Yutong Bus Co Ltd
Current assignee: Yutong Bus Co Ltd
Priority date: 2017-12-11
Filing date: 2017-12-11
Publication date: 2020-11-06
Anticipated expiration: 2037-12-11
Also published as: CN109910886A

Abstract

本发明涉及车辆控制技术领域，特别是一种路面颠簸检测方法、车辆控制方法及系统。该控制系统包括整车控制器，整车控制器基于通过获取路面倾角和本车车速信息计算车辆在水平位移和垂直位移，最终得到路面的国际平整度指数的路面颠簸检测方法，限制车辆的最高驱动扭矩和/或最高行驶速度，通过信息采集和计算对路面进行识别，并对整车采取有益控制，保证整车舒适性和安全性，解决了颠簸路面路况下不对车辆采取限制措施易导致车辆安全性和舒适度下降的问题。

Description

一种路面颠簸检测方法、车辆控制方法及系统

技术领域

本发明涉及车辆控制技术领域，特别是一种路面颠簸检测方法、车辆控制方法及系统。

背景技术

新能源汽车因电池等动力源的增加，导致电池或者储能装置安装在车顶等部位，车辆高速情况下，车身方向受到的加速度突变较为剧烈，车身因力的变化较大，会发生车身骨架变形或者开裂，严重危害司乘人员的人身安全。路面平整度是检测路面质量的重要指标之一，关系到车辆在路面上行驶时的舒适度、路面的安全性能和寿命，平整度检测的指标主要反应为路面纵断面剖面曲线的平滑性。当路面纵断面剖面曲线相对平滑时，则表示路面相对平整，反之则表示平整度相对较差。目前，有研究基于激光雷达开发了基于视觉的路况检测系统，但因为成本较高，同时技术难度较大，不适合中低端车辆的应用。

发明内容

本发明的目的是提供一种路面颠簸检测方法、车辆控制方法及系统，用以解决颠簸路面路况下不对车辆采取限制措施易导致车辆安全性和舒适度下降的问题。

为实现上述目的，本发明提供一种路面颠簸检测方法，包括以下检测方法的方案：

检测方法方案一：一种路面颠簸检测方法，步骤如下：

1)获取路面倾角和本车车速信息，并根据获取的路面倾角和车速信息计算车辆在水平位移和垂直位移；

2)根据得到水平位移和垂直位移计算国际平整度指数。

检测方法方案二：在检测方法方案一的基础上，所述路面倾角是根据三轴加速度传感器测量的Y轴和Z轴的加速度值计算得到。

检测方法方案三：在检测方法方案一或检测方法方案二的基础上，所述垂直位移的计算公式如下：

所述水平位移的计算公式如下：

其中，V为本车车速，α为路面倾角。

本发明提供一种基于路面颠簸检测方法的车辆控制方法，包括以下控制方法技术方案：

控制方法方案一：一种基于路面颠簸检测方法的车辆控制方法，步骤如下：

2)根据得到水平位移和垂直位移计算国际平整度指数；

3)根据国际平整度指数限制车辆最高驱动扭矩和/或最高行车速度。

有益效果是，本控制方法方案一通过获取路面倾角和本车车速信息计算车辆在水平位移和垂直位移，最终得到路面的国际平整度指数，根据国际平整度指数限制车辆的最高驱动扭矩和/或最高行驶速度，通过信息采集和计算对路面进行识别，并对整车采取有益控制，保证整车舒适性和安全性，解决了颠簸路面路况下不对车辆采取限制措施易导致车辆安全性和舒适度下降的问题。

控制方法方案二：在控制方法方案一的基础上，所述路面倾角是根据三轴加速度传感器测量的Y轴和Z轴的加速度值计算得到。

控制方法方案三：在控制方法方案一或控制方法方案二的基础上，所述垂直位移的计算公式如下：

所述水平位移的计算公式如下：

其中，V为本车车速，α为路面倾角。

控制方法方案四：在控制方法方案三的基础上，根据所述国际平整度指数，还控制气囊排气或充气。

控制方法方案五：在控制方法方案一或控制方法方案二的基础上，所述步骤3)在根据国际平整度指数限制车辆最高驱动扭矩和/或最高行车速度时，将国际平整度指数转换成路面行驶质量，当路面行驶质量低于第一设定值时，限制车辆最高驱动扭矩；当路面行驶质量低于第二设定值时，限制车辆最高驱动扭矩到设定扭矩值，并限制最高行车速度到设定速度值。

控制方法方案六：在控制方法方案五的基础上，还根据路面行驶质量控制气囊，使气囊中的气量随着路面行驶质量的降低而降低。

控制方法方案七：在控制方法方案五的基础上，在路面行驶质量低于第一设定值时，控制输出第一设定提示；在路面行驶质量低于第二设定值时，控制输出第二设定提示。

本发明提供一种基于路面颠簸检测方法的车辆控制系统，包括以下系统技术方案：

系统方案一：一种基于路面颠簸检测方法的车辆控制系统，包括整车控制器，所述整车控制器用于实现以下步骤：

2)根据得到水平位移和垂直位移计算国际平整度指数；

系统方案二：在系统方案一的基础上，还包括三轴加速度传感器，所述三轴加速度传感器与所述整车控制器连接，所述路面倾角是根据所述三轴加速度传感器测量的Y轴和Z轴的加速度值计算得到。

系统方案三：在系统方案一或系统方案二的基础上，所述垂直位移的计算公式如下：

所述水平位移的计算公式如下：

其中，V为本车车速，α为路面倾角。

系统方案四：在系统方案三的基础上，还包括气囊控制器，所述气囊控制器连接所述整车控制器，所述整车控制器根据所述国际平整度指数，使气囊控制器控制气囊排气或充气。

系统方案五：在系统方案一或系统方案二的基础上，所述步骤3)在根据国际平整度指数限制车辆最高驱动扭矩和/或最高行车速度时，将国际平整度指数转换成路面行驶质量，当路面行驶质量低于第一设定值时，限制车辆最高驱动扭矩；当路面行驶质量低于第二设定值时，限制车辆最高驱动扭矩到设定扭矩值，并限制最高行车速度到设定速度值。

系统方案六：在系统方案五的基础上，还根据路面行驶质量控制气囊，使气囊中的气量随着路面行驶质量的降低而降低。

系统方案七：在系统方案五的基础上，还包括仪表，所述仪表连接整车控制器，在路面行驶质量低于第一设定值时，控制所述仪表输出第一设定提示；在路面行驶质量低于第二设定值时，控制所述仪表输出第二设定提示。

附图说明

图1是一种基于路面颠簸检测方法的车辆控制系统的示意图；

图2是一种基于路面颠簸检测方法的车辆控制方法的流程示意图；

图3是三轴加速度传感器夹角示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明做进一步详细的说明。

本发明提供一种基于路面颠簸识别的车辆控制系统，如图1所示，包括控制器、气囊控制器、仪表模块和用于采集车辆加速度信息的传感器模块，控制器的输入端连接传感器模块的输出端，其中，传感器模块包括加速度传感器，采用的加速度传感器为以ADXL345传感器为核心的三轴传感器，但不限于以此芯片为核心的纵向传感器检测装置。

优选控制器为整车控制器，其中整车控制器可以集成上述三轴加速度传感器，并将其安装在车辆质心位置，三轴加速度传感器能够测试来自纵向的整车加速度，并能将不仅能在静止时测量重力加速度，还能在运动或受到冲击时测量动态加速度，能够测量较小的倾角变化，通过CAN信号或者模拟信号等方式传给整车控制器，整车控制器控制连接气囊控制器和仪表模块。

整车控制器用于实现一种基于路面颠簸检测方法的车辆控制方法，如图2所示，具体实施步骤如下：

1、获取路面倾角和本车车速信息，计算车辆在水平位移和垂直位移。

通过整车控制器获得本车车速信息，通过与整车控制器集成的三轴加速度传感器获得本车的加速度信息。如图3所示，整车控制器对原始数据进行滤波处理，将Z轴方向的值与Y轴方向的值的比值取反正切，即可得到夹角的值α，将α的值作为发送数据。

由于整车控制器接受三轴加速度传感器信号的频率和整车控制器的运行周期已经固定，则Δt即为整车控制器的运行周期。

首先，垂直位移S的计算。车辆在行进过程中，能够通过本车的信息得到本车车速V，此时垂直于地面方向的速度V1：

V1＝SIN(α)*V；

在Δt的时间内，垂直于地面方向的位移ΔS为：

Δs＝SIN(α)*V*Δt；

通过求和方程：

可以计算出检测车垂直于地面方向的位移S。

其次，水平位移S0的计算。按照国际平整度指数的定义以及平整度标准差的计算方法，衡量路面平整度除了需要得到检测车的竖向位移，还需要计算检测车的行驶距离，与计算竖向位移相似，其水平方向的速度V2：

V2＝COS(α)*V；

在Δt的时间内，水平方向的位移ΔS1：

Δs＝COS(α)*V*Δt；

通过求和方程：

2、计算国际平整度指数，并结合公路等级计算得到路面行驶质量。

计算国际平整度指数IRI和路面行驶质量RQI。按照国际平整度指数的定义可计算为：

IRI＝S/S0；

平整度标准差则需要计算出水平位移每10cm时对应的竖向位移，通过计算机得到标准差的值。

根据得到的IRI数值，其中α₀、α₁根据车辆的运营环境进行标定，计算得到路面行驶质量RQI，公式如下：

式中：IRI—国际平整度指数；

α₀—高速公路和一级公路采用0.026，其他等级公路采用0.0185；

α₁—高速公路和一级公路采用0.65，其他等级公路采用0.58。

通过试验测试，得到路面行驶质量与颠簸程度的人工评定标准，将人工评定标准的表格输入至整车控制器，作为查表使用，该人工评定标准的表格如表1所示，若RQI得分越高，则路面越好，否则路面越差。

表1

3、根据路面行驶质量限制车辆最高驱动扭矩和/或最高行车速度。

当ROI得分低于80分则进行限扭处理，但是整车最高车速不受影响，整车动力性变差，同时在仪表上显示“路面颠簸，请减速慢行”，然后按照得分越小，降扭越大。

当ROI得分低于70分时，整车限速30公里，同时在仪表上显示“路面颠簸，请减速慢行”和最大限速值。

当ROI得分低于60分时，除采取上述限扭、限速，还通过气囊控制器控制气囊的充气量，该气囊为车辆悬架处的气囊，通过控制气囊的充气量改变悬架的软硬度，控制使气囊充气量随着得分的变少而减少，气囊变软，保证车辆乘坐的舒适性。

以上给出了本发明涉及的具体实施方式，但本发明不局限于所描述的实施方式。在本发明给出的思路下，采用对本领域技术人员而言容易想到的方式对上述实施例中的技术手段进行变换、替换、修改，并且起到的作用与本发明中的相应技术手段基本相同、实现的发明目的也基本相同，这样形成的技术方案是对上述实施例进行微调形成的，这种技术方案仍落入本发明的保护范围内。

Claims

1.一种路面颠簸检测方法，其特征在于，步骤如下：

1)获取路面倾角和本车车速信息，并根据获取的路面倾角和车速信息计算车辆水平位移和垂直位移；

2)根据得到水平位移和垂直位移计算国际平整度指数；所述路面倾角是根据三轴加速度传感器测量的Y轴和Z轴的加速度值计算得到；

所述垂直位移的计算公式如下：

所述水平位移的计算公式如下：

其中，V为本车车速，α为路面倾角，△t为整车控制器的运行周期；

所述国际平整度指数IRI为IRI＝S/S0。

2.一种基于路面颠簸检测方法的车辆控制方法，其特征在于，步骤如下：

2)根据得到水平位移和垂直位移计算国际平整度指数；

3)根据国际平整度指数限制车辆最高驱动扭矩和/或最高行车速度；

所述路面倾角是根据三轴加速度传感器测量的Y轴和Z轴的加速度值计算得到；

所述垂直位移的计算公式如下：

所述水平位移的计算公式如下：

所述国际平整度指数IRI为IRI＝S/S0。

3.根据权利要求2所述的基于路面颠簸检测方法的车辆控制方法，其特征在于，根据所述国际平整度指数，还控制气囊排气或充气。

4.根据权利要求2所述的基于路面颠簸检测方法的车辆控制方法，其特征在于，所述步骤3)在根据国际平整度指数限制车辆最高驱动扭矩和/或最高行车速度时，将国际平整度指数转换成路面行驶质量，当路面行驶质量低于第一设定值时，限制车辆最高驱动扭矩；当路面行驶质量低于第二设定值时，限制车辆最高驱动扭矩到设定扭矩值，并限制最高行车速度到设定速度值。

5.根据权利要求4所述的基于路面颠簸检测方法的车辆控制方法，其特征在于，还根据路面行驶质量控制气囊，使气囊中的气量随着路面行驶质量的降低而降低。

6.根据权利要求4所述的基于路面颠簸检测方法的车辆控制方法，其特征在于，在路面行驶质量低于第一设定值时，控制输出第一设定提示；在路面行驶质量低于第二设定值时，控制输出第二设定提示。

7.一种基于路面颠簸检测方法的车辆控制系统，其特征在于，包括整车控制器，所述整车控制器用于实现以下步骤：

2)根据得到水平位移和垂直位移计算国际平整度指数；

还包括三轴加速度传感器，所述三轴加速度传感器与所述整车控制器连接，所述路面倾角是根据所述三轴加速度传感器测量的Y轴和Z轴的加速度值计算得到；

所述垂直位移的计算公式如下：

所述水平位移的计算公式如下：

所述国际平整度指数IRI为IRI＝S/S0。

8.根据权利要求7所述的基于路面颠簸检测方法的车辆控制系统，其特征在于，还包括气囊控制器，所述气囊控制器连接所述整车控制器，所述整车控制器根据所述国际平整度指数，使气囊控制器控制气囊排气或充气。

9.根据权利要求7所述的基于路面颠簸检测方法的车辆控制系统，其特征在于，所述步骤3)在根据国际平整度指数限制车辆最高驱动扭矩和/或最高行车速度时，将国际平整度指数转换成路面行驶质量，当路面行驶质量低于第一设定值时，限制车辆最高驱动扭矩；当路面行驶质量低于第二设定值时，限制车辆最高驱动扭矩到设定扭矩值，并限制最高行车速度到设定速度值。

10.根据权利要求9所述的基于路面颠簸检测方法的车辆控制系统，其特征在于，还根据路面行驶质量控制气囊，使气囊中的气量随着路面行驶质量的降低而降低。

11.根据权利要求9所述的基于路面颠簸检测方法的车辆控制系统，其特征在于，还包括仪表模块，所述仪表模块连接整车控制器，在路面行驶质量低于第一设定值时，控制所述仪表模块输出第一设定提示；在路面行驶质量低于第二设定值时，控制所述仪表模块输出第二设定提示。