CN116415342A - 路面峰值附着系数计算方法、装置及电子设备 - Google Patents

路面峰值附着系数计算方法、装置及电子设备 Download PDF

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CN116415342A CN202111657479.2A CN202111657479A CN116415342A CN 116415342 A CN116415342 A CN 116415342A CN 202111657479 A CN202111657479 A CN 202111657479A CN 116415342 A CN116415342 A CN 116415342A
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Abstract

本发明提供一种路面峰值附着系数计算方法，包括如下步骤：附着系数确定步骤，根据车辆的发动机转矩、车辆的纵向加速度、车辆的侧向加速度确定车辆驱动轮的附着系数；滑动率确定步骤，根据车辆的车轮速度以及车轮角速度确定驱动轮的滑动率；参数确定步骤，基于附着系数及滑动率确定附着系数‑滑动率函数关系式中待定的路面参数；以及路面峰值附着系数获取步骤，基于路面参数确定的附着系数‑滑动率函数关系式获取路面峰值附着系数。根据本发明，能低成本、便利地获取路面峰值附着系数。

Description

路面峰值附着系数计算方法、装置及电子设备
技术领域
本发明涉及汽车领域,尤其涉及一种路面峰值附着系数计算方法、装置及电子设备。
背景技术
近年来，汽车主动安全电控技术及其相关控制策略发展迅速，因此需要在车辆正常行驶时实时估计出当前车辆的稳定边界，能够实时的对当前的横纵向控制量产生合理的约束，而路面峰值附着系数就是定义车辆稳定边界的关键参数。
因此，提供一种准确性较高且低成本的路面峰值附着系数计算方法对于车辆的动力性和制动效能分析有着重要意义。
发明内容
本发明是为了解决上述问题而完成的，其目的在于提供一种路面峰值附着系数计算方法、装置及电子设备，该路面峰值附着系数计算方法能低成本、便利地获取路面峰值附着系数。
根据本发明的一个方面，提供一种路面峰值附着系数计算方法，包括如下步骤：附着系数确定步骤，根据车辆的发动机转矩、车辆的纵向加速度、车辆的侧向加速度确定车辆驱动轮的附着系数；滑动率确定步骤，根据车辆的车轮速度以及车轮角速度确定所述驱动轮的滑动率；参数确定步骤，基于所述附着系数及所述滑动率确定附着系数-滑动率函数关系式中待定的路面参数；以及路面峰值附着系数获取步骤，基于路面参数确定的附着系数-滑动率函数关系式获取路面峰值附着系数。
优选地，所述附着系数确定步骤进一步包括如下步骤：根据所述车辆的发动机转矩及所述车辆的纵向加速度确定作用于所述驱动轮上的地面切向反作用力；确定作用于所述驱动轮上的地面法向反作用力；根据所述地面切向反作用力及所述地面法向反作用力确定所述驱动轮的纵向附着系数；根据所述车辆的侧向加速度确定所述驱动轮的侧向附着系数；以及根据所述纵向附着系数及所述侧向附着系数确定所述驱动轮的附着系数。
优选地，所述附着系数-滑动率函数关系式是基于多种路面的附着系数-滑动率特征曲线模拟获得的。
优选地，所述纵向加速度由安装于所述车辆的纵向加速度传感器测量得到。
优选地，所述侧向加速度由安装于所述车辆的侧向加速度传感器测量得到。
优选地，基于下式(1)来根据发动机转矩及车辆的纵向加速度确定作用于驱动轮上的地面切向反作用力，
Figure BDA0003446109210000021
其中，Fx表示地面切向反作用力，Ttq表示发动机转矩，ig表示变速器的传动比，i0表示主减速器的传动比，ηT表示传动系的机械效率，n表示驱动轮的个数，r为车轮半径，m为所述车辆的整车质量，K1为比例系数，K2为所述驱动轮的质量系数，ax为所述纵向加速度。
优选地，K1、K2预先通过标定获得。
优选地，基于下式(2)来根据车辆的车轮速度以及所述车轮角速度确定滑动率，
Figure BDA0003446109210000022
其中，s表示滑动率，uw表示车轮速度，ωw为车轮角速度。
优选地，获取所述车轮中的非驱动轮的速度作为所述车轮速度。
根据本发明的另一个方面，提供一种路面峰值附着系数计算装置，包括：附着系数确定模块，根据车辆的发动机转矩、车辆的纵向加速度、车辆的侧向加速度确定车辆驱动轮的附着系数；滑动率确定模块，根据车辆的车轮速度以及车轮角速度确定滑动率；参数确定模块，基于所述附着系数及所述滑动率确定附着系数-滑动率函数关系式中待定的路面参数；以及路面峰值附着系数获取模块，基于路面参数确定的附着系数-滑动率函数关系式获取路面峰值附着系数。
根据本发明的另一个方面，提供一种电子设备，包括：至少一个处理器和存储器,所述存储器存储计算机执行指令,所述至少一个处理器执行所述存储器存储的计算机执行指令，使得所述至少一个处理器执行上述的方法。
根据本发明的另一个方面，提供一种计算机可读存储介质，其特征在于，所述计算机可读存储介质中存储有至少一条指令或至少一段程序，至少一条指令或至少一段程序由处理器加载并执行以实现上述的方法。
根据本发明，能低成本、便利地获取路面峰值附着系数。
附图说明
图1是本发明实施例提供的路面峰值附着系数计算方法的流程示意图。
图2是本发明实施例提供的路面峰值附着系数计算方法中的附着系数确定步骤的流程示意图。
图3本发明实施例提供的路面峰值附着系数计算装置的结构示意图。
图4是发明实施例提供的电子设备的结构示意图。
具体实施方式
下面，结合附图和实施例对本发明作进一步的详细说明。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释相关发明，而非对该发明的限定。另外需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与有关发明相关的部分。
本文所使用的术语仅用于描述特定实施例，且不意欲限制本公开。如本文所使用的，单数形式“一个”和“该”也意欲包括复数形式，除非上下文另外清楚指出。还将理解的是，当本说明书中使用术语“包括”和/或“由……制成”时，指定存在所述特征、整体、步骤、操作、元件和/或组件，但不排除存在或添加一个或多个其他特征、整体、步骤、操作、元件、组件和/或其群组。
除非另外限定，否则本文所用的所有术语(包括技术和科学术语)的含义与本领域普通技术人员通常理解的含义相同。还将理解，诸如那些在常用字典中限定的那些术语应当被解释为具有与其在相关技术以及本公开的背景下的含义一致的含义，且将不解释为具有理想化或过度形式上的含义，除非本文明确如此限定。
图1是本发明实施例提供的路面峰值附着系数计算方法的流程示意图。图2是本发明实施例提供的路面峰值附着系数计算方法中的附着系数确定步骤的流程示意图。本说明书提供了如实施例或流程图的方法操作步骤，但基于常规或者无创造性的劳动可以包括更多或者更少的操作步骤。实施例中列举的步骤顺序仅仅为众多步骤执行顺序中的一种方式，不代表唯一的执行顺序。在实际中的系统或服务器产品执行时，可以按照实施例或者附图所示的方法顺序执行或者并行执行(例如并行处理器或者多线程处理的环境)。
如图1所示，本实施例提供的路面峰值附着系数计算方法包括如下步骤。
步骤S101，根据车辆1的发动机转矩、车辆1的纵向加速度、车辆1的侧向加速度确定车辆1的某一驱动轮的附着系数。
具体而言，在一实施例中，可以根据图2所示的步骤计算当前驱动轮的附着系数。
S1011，需要确定作用于当前驱动轮上的地面切向反作用力。在这个过程中运用到下式(3)。
FX＝K1*Ft1+(1-K1)*Ft2 (3)
其中，Fx表示地面切向反作用力，Ft1表示根据发动机转矩估算的驱动力，Ft2表示根据车辆1的纵向加速度估算的驱动力，K1为比例系数，可以根据试验而标定。
上式(3)可以进一步写为下式(4)。
Figure BDA0003446109210000041
其中，Ttq表示发动机转矩，ig表示变速器的传动比，i0表示主减速器的传动比，ηT表示传动系的机械效率，n表示驱动轮的个数，本实施例设定车辆1为两轮驱动，即包括2个驱动轮，因此n＝2，r为车轮半径，m为车辆1的整车质量，K2为当前驱动轮的质量系数，ax为纵向加速度。K2可以通过试验来进行标定，若车辆的质量是平均分配到四个车轮，则K2＝4，本实施例假设K2＝4。
上述式子中利用的车辆1的纵向加速度可以通过安装于车辆1的纵向加速度传感器测量得到的。
S1012，确定作用于当前驱动轮上的地面法向反作用力。
具体地，在一实施例中，可以根据下式(5)来计算作用于当前驱动轮的地面法向反作用力。
Figure BDA0003446109210000042
其中，Fz表示地面法向反作用力，g为重力加速度。
S1013，根据地面切向反作用力及地面法向反作用力确定当前驱动轮的纵向附着系数。
在一实施例中，可以根据下式(6)来计算当前驱动轮的纵向附着系数。
Figure BDA0003446109210000043
其中，
Figure BDA0003446109210000044
表示当前驱动轮的纵向附着系数。
S1014，根据车辆1的侧向加速度确定当前驱动轮的侧向附着系数。
具体地，在一实施例中，可以根据下式(7)来计算当前驱动轮的侧向附着系数。
Figure BDA0003446109210000051
其中，
Figure BDA0003446109210000057
表示当前驱动轮的侧向附着系数，ay为侧向加速度。该侧向加速度可以由安装于车辆1的侧向加速度传感器测量得到。
S1015，根据纵向附着系数及侧向附着系数确定当前驱动轮的附着系数。
在一实施例中，可以运用卡姆圆定律，根据下式(8)来计算最终的当前驱动轮的附着系数。
Figure BDA0003446109210000052
其中，
Figure BDA0003446109210000058
表示当前驱动轮的附着系数。
在确定了当前驱动轮的附着系数后，S102中，根据车辆的车轮速度以及车轮角速度确定当前驱动轮的滑动率。
在一实施例中，可以根据下式(9)计算当前驱动轮的滑动率。
Figure BDA0003446109210000053
其中，s表示滑动率，uw表示车轮速度，ωw为车轮角速度。此处，可以将车轮中的非驱动轮的速度作为车轮速度。该车轮速度、车轮角速度可以利用安装于车辆的传感器来获取。
S103中，基于附着系数及滑动率确定附着系数-滑动率函数关系式中待定的路面参数。
此处，附着系数-滑动率函数关系式可以根据各种路面的附着系数-滑动率的特征曲线进行模拟而获得。该模拟得到的附着系数-滑动率函数关系式中具有一路面参数，该参数根据路面的不同而不同，因此是待定参数。
通过将步骤S101中计算得到附着系数以及步骤S102中计算得到的滑动率带入路面参数待定的附着系数-滑动率函数关系式中，可以计算得到路面参数，从而附着系数-滑动率函数关系式的路面参数能被确定。
S104中，基于路面参数确定的附着系数-滑动率函数关系式获取路面峰值附着系数。
由于在步骤S103中，附着系数-滑动率函数关系式的路面参数已确定，因此，可以根据附着系数-滑动率函数关系式
Figure BDA0003446109210000054
求出/>
Figure BDA0003446109210000055
的最大值，即路面峰值附着系数/>
Figure BDA0003446109210000056
可选地，可以通过存储设备获取该车辆的发动机转矩、变速器的传动比、主减速器的传动比、传动系的机械效率、驱动轮的个数、车轮半径、车辆的整车质量、当前驱动轮的质量系数、比例系数K1、车辆的纵向加速度、车辆的侧向加速度、车轮速度、车轮角速度。此时，该存储设备存储有通过各种传感器测量得到的数据。
应理解，加速度传感器、陀螺仪、车轮转角传感器等传感器为通用传感器，通用的一些汽车上都配置有这些传感器。
本申请实施例根据驾驶员踩下加速踏板后的发动机转矩、车辆的纵向加速度、车辆的侧向加速度确定车辆驱动轮的附着系数，应用附着系数-滑动率函数关系式，求出路面参数，最终求出路面附着系数的最大值即路面峰值附着系数。从而无需耗费人力、物力测量路面峰值附着系数，能低成本、便利地获取路面峰值附着系数。
图3本发明实施例提供的路面峰值附着系数计算装置的结构示意图。
如图3所示，路面峰值附着系数计算装置200包括：附着系数确定模块201、滑动率确定模块202、参数确定模块203及路面峰值附着系数获取模块204。
其中，附着系数确定模块201根据车辆1的发动机转矩、车辆1的纵向加速度、车辆的侧向加速度确定车辆驱动轮的附着系数。具体而言，在一实施例中，可以根据车辆1的发动机转矩及车辆1的纵向加速度确定作用于驱动轮上的地面切向反作用力，然后，确定作用于驱动轮上的地面法向反作用力。根据地面切向反作用力及地面法向反作用力可以确定驱动轮的纵向附着系数。根据车辆1的侧向加速度可以确定驱动轮的侧向附着系数。然后，根据纵向附着系数及侧向附着系数可以确定驱动轮的附着系数。
滑动率确定模块202根据车辆的车轮速度以及车轮角速度确定滑动率。
参数确定模块203基于附着系数确定模块201中获得的附着系数及滑动率确定模块202中获得的滑动率确定路面参数待定的附着系数-滑动率函数关系式中的路面参数。
路面峰值附着系数获取模块204基于路面参数确定的附着系数-滑动率函数关系式获取路面峰值附着系数。
本发明实施例中的装置与方法实施例基于同样的申请构思。
本申请实施例提供了一种电子设备300,其特征在于，包括：至少一个处理器301和存储器302,
所述存储器302存储计算机执行指令,
所述至少一个处理器301执行所述存储器302存储的计算机执行指令，使得所述至少一个处理器执行上述的路面峰值附着系数计算方法。
本发明实施例还提供了一种计算机存储介质，其特征在于，存储介质中存储有至少一条指令或至少一段程序，至少一条指令或至少一段程序由处理器加载并执行以实现上述的路面峰值附着系数计算方法。
可选地，在本实施例中，上述存储介质可以位于计算机网络的多个网络服务器中的至少一个网络服务器。可选地，在本实施例中，上述存储介质可以包括但不限于：U盘、只读存储器(ROM，Read-Only Memory)、随机存取存储器(RAM，Random Access Memory)、移动硬盘、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。
本领域技术人员应该能够意识到，结合本文中所公开地实施例描述地各示例的模块、单元以及方法步骤，能够以电子硬件、计算机软件或者两者的结合来事先，为了清楚地说明电子硬件和软件的可互换性，在上述说明中已经按照功能一般性地描述了各示例的组成及步骤。这些功能究竟以电子硬件还是软件方式来执行，取决于技术方案的特定应用和设计约束条件。本领域技术人员可以对每个特定的应用来实用不同方法来实现所描述的功能，但是这种实现不应认为超出本发明的范围。
虽然本发明已参照当前的具体实施例来描述，但是本技术领域中的普通技术人员应当认识到，本发明中所涉及的发明范围，并不限于上述技术特征的特定组合而成的技术方案，同时也应涵盖在不脱离所述发明构思的情况下，由上述技术特征或其等同特征进行任意组合而形成的其它技术方案。例如上述特征与本发明中公开的(但不限于)具有类似功能的技术特征进行相互替换而形成的技术方案。

Claims (12)

1.一种路面峰值附着系数计算方法，其特征在于，包括如下步骤：
附着系数确定步骤，根据车辆的发动机转矩、车辆的纵向加速度、车辆的侧向加速度确定车辆驱动轮的附着系数；
滑动率确定步骤，根据车辆的车轮速度以及车轮角速度确定所述驱动轮的滑动率；
参数确定步骤，基于所述附着系数及所述滑动率确定附着系数-滑动率函数关系式中待定的路面参数；以及
路面峰值附着系数获取步骤，基于路面参数确定的附着系数-滑动率函数关系式获取路面峰值附着系数。
2.如权利要求1所述的路面峰值附着系数计算方法，其特征在于，
所述附着系数确定步骤进一步包括如下步骤：
根据所述车辆的发动机转矩及所述车辆的纵向加速度确定作用于所述驱动轮上的地面切向反作用力；
确定作用于所述驱动轮上的地面法向反作用力；
根据所述地面切向反作用力及所述地面法向反作用力确定所述驱动轮的纵向附着系数；
根据所述车辆的侧向加速度确定所述驱动轮的侧向附着系数；以及
根据所述纵向附着系数及所述侧向附着系数确定所述驱动轮的附着系数。
3.如权利要求1或2所述的路面峰值附着系数计算方法，其特征在于，
所述附着系数-滑动率函数关系式是基于多种路面的附着系数-滑动率特征曲线模拟获得的。
4.如权利要求1或2所述的路面峰值附着系数计算方法，其特征在于，
所述纵向加速度由安装于所述车辆的纵向加速度传感器测量得到。
5.如权利要求1或2所述的路面峰值附着系数计算方法，其特征在于，
所述侧向加速度由安装于所述车辆的侧向加速度传感器测量得到。
6.如权利要求2所述的路面峰值附着系数计算方法，其特征在于，
基于下式(1)来根据发动机转矩及车辆的纵向加速度确定作用于驱动轮上的地面切向反作用力，
Figure FDA0003446109200000021
其中，Fx表示地面切向反作用力，Ttq表示发动机转矩，ig表示变速器的传动比，i0表示主减速器的传动比，ηT表示传动系的机械效率，n表示驱动轮的个数，r为车轮半径，m为所述车辆的整车质量，K1为比例系数，K2为所述驱动轮的质量系数，ax为所述纵向加速度。
7.如权利要求6所述的路面峰值附着系数计算方法，其特征在于，
K1、K2预先通过标定获得。
8.如权利要求1或2所述的路面峰值附着系数计算方法，其特征在于，
基于下式(2)来根据车辆的车轮速度以及所述车轮角速度确定滑动率，
Figure FDA0003446109200000022
其中，s表示滑动率，uw表示车轮速度，ωw为车轮角速度。
9.如权利要求8所述的路面峰值附着系数计算方法，其特征在于，
获取所述车轮中的非驱动轮的速度作为所述车轮速度。
10.一种路面峰值附着系数计算装置，其特征在于，包括：
附着系数确定模块，根据车辆的发动机转矩、车辆的纵向加速度、车辆的侧向加速度确定车辆驱动轮的附着系数；
滑动率确定模块，根据车辆的车轮速度以及车轮角速度确定滑动率；
参数确定模块，基于所述附着系数及所述滑动率确定附着系数-滑动率函数关系式中待定的路面参数；以及
路面峰值附着系数获取模块，基于路面参数确定的附着系数-滑动率函数关系式获取路面峰值附着系数。
11.一种电子设备，其特征在于，包括：
至少一个处理器和存储器,
所述存储器存储计算机执行指令,
所述至少一个处理器执行所述存储器存储的计算机执行指令，使得所述至少一个处理器执行如权利要求1至9任一项所述的方法。
12.一种计算机可读存储介质，其特征在于，所述计算机可读存储介质中存储有至少一条指令或至少一段程序，至少一条指令或至少一段程序由处理器加载并执行以实现如权利要求1至9任一项所述的方法。
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