CN112224213B - 一种实时监测车轮摩擦力及估计最大摩擦力的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种实时监测车轮摩擦力及估计最大摩擦力的方法,属于辅助驾驶领域,包括:获取车辆自身参数,采集车辆传感器的信号,根据车辆传感器信号得到车身加速度;根据车辆自身参数及车身加速度判断当前获取的传感器信号是否能够用于计算摩擦力;若当前获取的传感器信号能够用于计算摩擦力,则由传感器信号得到滑移率和摩擦力;判断滑移率和摩擦力是否满足预设要求,若滑移率和摩擦力满足预设要求,则根据滑移率和摩擦力估计最大摩擦力。本发明利用汽车现有的传感器信号,不仅可以得到实时摩擦力还可以估计最大摩擦力情况。
Description
技术领域
本发明属于辅助驾驶领域,更具体地,涉及一种实时监测车轮摩擦力及估计最大摩擦力的方法。
背景技术
路面摩擦力对车辆的性能和稳定性非常关键。因此,对路面摩擦力的检测是汽车检测系统不应缺少的一项功能。目前,估计摩擦力的方法大多都是采用相关传感器测量轮胎相关参数,计算摩擦力。这类方法,会增加汽车成本,且传感器使用受到更多条件限制,很不方便,也不准确;而且无法估计最大摩擦力。
发明内容
针对现有技术的以上缺陷或改进需求,本发明提出了一种实时监测车轮摩擦力及估计最大摩擦力的方法,解决现有技术的高成本、使用受限和结果不准确的技术问题。
为实现上述目的,按照本发明的一个方面,提供了一种实时监测车轮摩擦力及估计最大摩擦力的方法,包括:
(1)获取车辆自身参数,采集车辆传感器的信号,根据车辆传感器信号得到车身加速度;
(2)根据车辆自身参数及车身加速度判断当前获取的传感器信号是否能够用于计算摩擦力;
(3)若当前获取的传感器信号能够用于计算摩擦力,则由传感器信号得到滑移率和摩擦力;
(4)判断滑移率和摩擦力是否满足预设要求,若滑移率和摩擦力满足预设要求,则根据滑移率和摩擦力估计最大摩擦力。
在一些可选的实施方案中,所述根据车辆传感器信号得到车身加速度,包括:
根据传感器获取的车身速度,取上次获得的车身速度与本次车身速度之差除以两次采集信号时间差,作为车身加速度。
在一些可选的实施方案中,步骤(2)包括:
判断车身加速度是否小于预设加速度阈值,判断传感器采集的车身速度是否大于车身速度阈值,判断传感器采集的驱动轴引擎扭矩力是否大于预设扭矩力阈值,判断传感器采集的刹车信号是否为不在刹车状态,判断传感器采集的换挡信号是否为不在换挡状态。
在一些可选的实施方案中,在车身加速度小于预设加速度阈值、传感器采集的车身速度大于车身速度阈值、传感器采集的驱动轴引擎扭矩力大于预设扭矩力阈值、传感器采集的刹车信号为不在刹车状态及传感器采集的换挡信号为不在换挡状态时,表明当前获取的传感器信号能够用于计算摩擦力。
在一些可选的实施方案中,由s=(vd-vw)/vw得到车身左右两侧滑移率,其中,vd为从动轮速度,vw为主动轮速度,且从动轮与主动轮为车身左侧或右侧的同一侧两轮速度,由此得到车身左右两侧滑移率。
在一些可选的实施方案中,由u=T/(r*m*g)得到驱动轴端的摩擦力,其中,T为驱动轴引擎扭矩力,r为驱动轮半径,m为车身重量,g为重力加速度,u为摩擦力。
在一些可选的实施方案中,所述根据滑移率和摩擦力估计最大摩擦力,包括:
根据驱动轴端的摩擦力u与滑移率s的关系曲线:u=a*s2+b*s+c,其中,a、b、c为曲线参数,使用拓展卡尔曼滤波算法,分别代入驱动轴端的摩擦力,以及驱动轴端左右两侧的滑移率值,估计出两侧各自曲线参数a、b、c,然后由两侧曲线得到s取[0,1]之间的两侧分别的最大摩擦力。
在一些可选的实施方案中,在得到两侧的最大摩擦力之后,所述方法还包括:
比较计算得到的两侧最大摩擦力,若两侧最大摩擦力之差在预设范围内,则取两侧最大摩擦力的平均值输出到CAN总线中,若两侧最大摩擦力之差不在预设范围内,则舍弃重新计算。
在一些可选的实施方案中,若当前获取的传感器信号不能够用于计算摩擦力,则重新采集传感器信号,根据车辆传感器信号得到车身加速度,再次进行判断当前获取的传感器信号是否能够用于计算摩擦力。
在一些可选的实施方案中,若滑移率和摩擦力不满足预设要求,则重新采集传感器信号,再次计算滑移率和摩擦力。
按照本发明的另一方面,提供了一种计算机可读存储介质,其上存储有计算机程序,所述计算机程序被处理器执行时实现上述任一项所述方法的步骤。
总体而言,通过本发明所构思的以上技术方案与现有技术相比,能够取得下列有益效果:
利用汽车现有的传感器信号,不仅可以得到实时摩擦力还可以估计最大摩擦力情况。不仅降低车辆成本,而且没有相关传感器使用时的各种限制,计算更全面,更准确。
附图说明
图1是本发明实施例提供的一种实时监测车轮摩擦力及估计最大摩擦力的方法的流程示意图;
图2是本发明实施例提供的另一种实时监测车轮摩擦力及估计最大摩擦力的方法流程图。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白,以下结合附图及实施例,对本发明进行进一步详细说明。应当理解,此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明,并不用于限定本发明。此外,下面所描述的本发明各个实施方式中所涉及到的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互组合。
如图1所示,本发明实施例提供了一种实时监测车轮摩擦力及估计最大摩擦力的方法,包括以下步骤:
S1:获取车辆自身参数,采集车辆传感器的信号,根据车辆传感器信号得到车身加速度;
在本发明实施例中,可以从车辆说明中获得车辆参数,其中,车辆参数包括车轮半径、车身重量以及汽车的驱动方式。
在本发明实施例中,可以每隔预设周期采集车辆基础传感器的一组信号,其中,获得的一组信号包括四轮速度、车身速度、驱动轴引擎扭矩力以及刹车信号、换挡信号。
在本发明实施例中,根据车辆传感器信号得到车身加速度,包括:
根据传感器获取的车身速度,取上次获得的车身速度与本次车身速度之差除以两次采集信号时间差,作为车身加速度。
S2:根据车辆自身参数及车身加速度判断当前获取的传感器信号是否能够用于计算摩擦力;
在本发明实施例中,步骤(2)包括:
判断车身加速度是否小于预设加速度阈值,判断传感器采集的车身速度是否大于车身速度阈值,判断传感器采集的驱动轴引擎扭矩力是否大于预设扭矩力阈值,判断传感器采集的刹车信号是否为不在刹车状态,判断传感器采集的换挡信号是否为不在换挡状态。
在本发明实施例中,在车身加速度小于预设加速度阈值、传感器采集的车身速度大于车身速度阈值、传感器采集的驱动轴引擎扭矩力大于预设扭矩力阈值、传感器采集的刹车信号为不在刹车状态及传感器采集的换挡信号为不在换挡状态时,表明当前获取的传感器信号能够用于计算摩擦力。
在本发明实施例中,预设加速度阈值、车身速度阈值及预设扭矩力阈值的大小可以根据实际需要确定。
在本发明实施例中,若当前获取的传感器信号不能够用于计算摩擦力,则重新采集传感器信号,根据车辆传感器信号得到车身加速度,再次进行判断当前获取的传感器信号是否能够用于计算摩擦力。
S3:若当前获取的传感器信号能够用于计算摩擦力,则由传感器信号得到滑移率和摩擦力;
在本发明实施例中,由s=(vd-vw)/vw得到车身左右两侧滑移率,其中,vd为从动轮速度,vw为主动轮速度,且从动轮与主动轮为车身左侧或右侧的同一侧两轮速度,由此得到车身左右两侧滑移率。
在本发明实施例中,由u=T/(r*m*g)得到驱动轴端的摩擦力,其中,T为驱动轴引擎扭矩力,r为驱动轮半径,m为车身重量,g为重力加速度,u为摩擦力。
S4:判断滑移率和摩擦力是否满足预设要求,若滑移率和摩擦力满足预设要求,则根据滑移率和摩擦力估计最大摩擦力。
在本发明实施例中,判断滑移率和摩擦力是否满足预设要求的方法是:滑移率数值范围在预设滑移率范围内为合适,摩擦力数值范围在预设摩擦力范围为合适。
在本发明实施例中,若滑移率和摩擦力不满足预设要求,则重新采集传感器信号,再次计算滑移率和摩擦力。
在本发明实施例中,根据滑移率和摩擦力估计最大摩擦力,包括:
根据驱动轴端的摩擦力u与滑移率s的关系曲线:u=a*s2+b*s+c,其中,a、b、c为曲线参数,使用拓展卡尔曼滤波算法,分别代入驱动轴端的摩擦力,以及驱动轴端左右两侧的滑移率值,估计出两侧各自曲线参数a、b、c,然后由两侧曲线得到s取[0,1]之间的两侧分别的最大摩擦力。
在本发明实施例中,在得到两侧的最大摩擦力之后,还包括检验最大摩擦力的步骤:
比较计算得到的两侧最大摩擦力,若两侧最大摩擦力之差在预设范围内(如两侧最大摩擦力相近),则取两侧最大摩擦力的平均值输出到CAN总线中,若两侧最大摩擦力之差不在预设范围内(如两侧最大摩擦力相差过大),则舍弃重新计算。
如图2所示,本发明实施例中的实时监测车轮摩擦力及估计最大摩擦力的方法包括以下步骤:
a、从车辆说明中获得车辆参数;
其中,车辆参数包括车轮半径、车身重量以及汽车的驱动方式。
b、每100ms采集车辆基础传感器的一组信号;
其中,获得的一组信号包括四轮速度、车身速度、驱动轴引擎扭矩力以及刹车信号、换挡信号。
c、计算车身加速度;
计算加速度方法是,采用步骤b中获得的车身速度,取上次获得的车身速度与本次车身速度之差除以两次采集信号时间差,即可得到加速度。
d、判断信号是否适合进行计算,如果不适合,返回步骤b;
进行判断的信号包括加速度信号、速度信号、扭矩力、刹车信号、换挡信号。
判断加速度小于1.56m/s2为合格;判断速度大于10km/h为合格;判断扭矩力大于0为合格;判断刹车信号显示不在刹车状态为合格;判断换挡信号显示不在换挡状态为合格;只有全部合格时,才进入下一步;只要有一步不合格返回步骤b。
e、计算滑移率和摩擦力;
计算滑移率的方法是,根据公式s=(vd-vw)/vw计算,其中,vd为从动轮速度,vw为主动轮速度;并且从动轮与主动轮为车身左侧或右侧的同一侧两轮速度,即可计算得到车身左右两侧滑移率。
计算摩擦力的方法是,根据公式u=T/(r*mg),其中T为驱动轴引擎扭矩力,r为驱动轮半径,m为车身重量,g为重力加速度;计算实时摩擦力,一般为驱动轴端的摩擦力。
f、检验滑移率和摩擦力,如果不适合,返回步骤b;
检验摩擦力和滑移率的方法是:滑移率数值范围在[-0.05,0.2]之间为合适;摩擦力数值范围在[-0.05,0.6]之间为合适。
g、根据实时滑移率和摩擦力,估计最大摩擦力;
根据u与s的关系曲线:u=a*s2+b*s+c,使用拓展卡尔曼滤波算法,分别代入驱动轴端的摩擦力,以及驱动轴端左右两侧的滑移率值,估计出两侧各自曲线参数a、b、c。进一步可以计算得到在s取[0,1]之间的两侧分别的最大摩擦力。
h、检验最大摩擦力;
检验最大摩擦力的方法是,比较计算得到的两侧最大摩擦力:若两侧相近,取平均,输出到CAN总线中;若两则相差过大,舍弃。
本申请还提供一种计算机可读存储介质,如闪存、硬盘、多媒体卡、卡型存储器(例如,SD或DX存储器等)、随机访问存储器(RAM)、静态随机访问存储器(SRAM)、只读存储器(ROM)、电可擦除可编程只读存储器(EEPROM)、可编程只读存储器(PROM)、磁性存储器、磁盘、光盘、服务器、App应用商城等等,其上存储有计算机程序,程序被处理器执行时实现方法实施例中的实时监测车轮摩擦力及估计最大摩擦力的方法。
需要指出,根据实施的需要,可将本申请中描述的各个步骤/部件拆分为更多步骤/部件,也可将两个或多个步骤/部件或者步骤/部件的部分操作组合成新的步骤/部件,以实现本发明的目的。
本领域的技术人员容易理解,以上所述仅为本发明的较佳实施例而已,并不用以限制本发明,凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等,均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (9)
1.一种实时监测车轮摩擦力及估计最大摩擦力的方法,其特征在于,包括:
(1)获取车辆自身参数,采集车辆传感器的信号,根据车辆传感器信号得到车身加速度;
(2)根据车辆自身参数及车身加速度判断当前获取的传感器信号是否能够用于计算摩擦力;
(3)若当前获取的传感器信号能够用于计算摩擦力,则由传感器信号得到滑移率和摩擦力;
(4)判断滑移率和摩擦力是否满足预设要求,若滑移率和摩擦力满足预设要求,则根据滑移率和摩擦力估计最大摩擦力;
所述根据滑移率和摩擦力估计最大摩擦力,包括:
根据驱动轴端的摩擦力u与滑移率s的关系曲线:u=a*s2+b*s+c,其中,a、b、c为曲线参数,使用拓展卡尔曼滤波算法,分别代入驱动轴端的摩擦力,以及驱动轴端左右两侧的滑移率值,估计出两侧各自曲线参数a、b、c,然后由两侧曲线得到s取[0,1]之间的两侧分别的最大摩擦力。
2.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,所述根据车辆传感器信号得到车身加速度,包括:
根据传感器获取的车身速度,取上次获得的车身速度与本次车身速度之差除以两次采集信号时间差,作为车身加速度。
3.根据权利要求2所述的方法,其特征在于,步骤(2)包括:
判断车身加速度是否小于预设加速度阈值,判断传感器采集的车身速度是否大于车身速度阈值,判断传感器采集的驱动轴引擎扭矩力是否大于预设扭矩力阈值,判断传感器采集的刹车信号是否为不在刹车状态,判断传感器采集的换挡信号是否为不在换挡状态。
4.根据权利要求3所述的方法,其特征在于,在车身加速度小于预设加速度阈值、传感器采集的车身速度大于车身速度阈值、传感器采集的驱动轴引擎扭矩力大于预设扭矩力阈值、传感器采集的刹车信号为不在刹车状态及传感器采集的换挡信号为不在换挡状态时,表明当前获取的传感器信号能够用于计算摩擦力。
5.根据权利要求1至4任意一项所述的方法,其特征在于,由s=(vd-vw)/vw得到车身左右两侧滑移率,其中,vd为从动轮速度,vw为主动轮速度,且从动轮与主动轮为车身左侧或右侧的同一侧两轮速度,由此得到车身左右两侧滑移率。
6.根据权利要求5所述的方法,其特征在于,由u=T/(r*m*g)得到驱动轴端的摩擦力,其中,T为驱动轴引擎扭矩力,r为驱动轮半径,m为车身重量,g为重力加速度,u为摩擦力。
7.根据权利要求6所述的方法,其特征在于,在得到两侧的最大摩擦力之后,所述方法还包括:
比较计算得到的两侧最大摩擦力,若两侧最大摩擦力之差在预设范围内,则取两侧最大摩擦力的平均值输出到CAN总线中,若两侧最大摩擦力之差不在预设范围内,则舍弃重新计算。
8.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,若当前获取的传感器信号不能够用于计算摩擦力,则重新采集传感器信号,根据车辆传感器信号得到车身加速度,再次进行判断当前获取的传感器信号是否能够用于计算摩擦力。
9.一种计算机可读存储介质,其上存储有计算机程序,其特征在于,所述计算机程序被处理器执行时实现权利要求1至8任一项所述方法的步骤。
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