CN207345801U - 一种整车状态识别传感系统 - Google Patents

Abstract

一种整车状态识别传感系统，包括整车状态传感器，所述整车状态传感器与整车CAN总线相连接；所述整车状态传感器包括CAN通讯模块，所述CAN通讯模块通过整车CAN总线分别与终端和整车控制器通讯连接；所述整车状态传感器还包括：中央处理器、磁力计和气压计，所述中央处理器包括CAN信号接口、磁力信号接口和气压信号接口，所述CAN信号接口与CAN通讯模块信号连接，所述磁力信号接口与磁力计的信号连接，所述气压信号接口与气压计信号连接。本设计不仅能够估算海拔和行驶方向，而且能够估算汽车质量、行驶坡度，便于驾驶员判断整车行驶状况，提高行驶的安全可靠性。

Description

一种整车状态识别传感系统

技术领域

本实用新型涉及一种整车状态识别运算系统，尤其涉及一种整车状态识别传感系统，具体适用于估算汽车质量、行驶坡度、海拔和方向，为驾驶员提供综合判断行驶条件的依据。

背景技术

车辆状态主要包括整车质量、路面坡度、海拔、气压等，这些状态参数的准确识别对于整车而言至关重要。在大多数的情况下，车辆状态识别是依靠驾驶员进行判断。驾驶员根据各种信息，综合判断车辆状态，然后进行操作，驾驶员的经验直接决定车辆的控制效果，影响车辆的行驶情况。

随着汽车电控技术发展，整车上的电控单元运用越来越广泛，越来越多的操作由电控执行器来完成。电控系统需要替代驾驶员对整车状态进行判断，才能对整车进行较好的控制。例如AMT、DCT等自动变速箱，如果不能对坡道和质量进行准确的估算，车辆行驶过程中就不能合理的确定档位，动力性、经济性会受到较大影响，有时候甚至会出现循环挂档或溜坡等严重问题，对安全性有较大的影响。通过对车辆状态的准确判断，使电控系统做出最佳的控制，能够使发动机、变速箱等电控系统发挥出最佳性能，提升车辆的动力性、经济性和安全性。随着国家法规对超载的限制愈发严格，超载治理工作力度不断加大，车辆对自身载重量进行检测，对超载情况发出警报也显得十分有必要。

车辆的电控系统如何实现车辆状态判断一直以来是一个技术难点，尤其坡道和质量参数，行驶过程中，很难通过直接测量获得。迭代计算是一种常见的估算方法，根据车辆动力学的基本原理，通过对车辆车速、扭矩等参数进行综合迭代计算，从而对质量、坡道等参数进行估算，这种方法误差非常大，同时占用大量计算资源，使用效果较差。另一种方案是使用传感器进行测量，可以在静态情况下获得较高精度，但是在动态情况下，使用效果一般。

中国专利公开号为CN102213589A，公开日为2011年10月12日的发明专利公开了一种数字坡度传感器，检测信号输入模块将检测到的信号输入到信号调理模块，信号调理模块对信号进行调理后输入到比较滤波模块，比较滤波模块对信号进行放大比较、滤波后输入到单片机处理模块，单片机处理模块将信号处理成固定格式的CAN 总线数据，并由CAN总线通信模块发送到CAN 总线，同时单片机处理模块输出占空比正比于坡度值的PWM 波到LED 指示模块，LED 指示模块对坡度值的大小和方向进行显示，电源模块为各个模块供电。虽然该发明能够精确计算坡度值，但其仍存在以下缺陷：

1、该发明不能使用于行驶车辆上的时时坡度运算。

2、该发明无法测算出车体的质量、行驶海拔和行驶方向。

发明内容

本实用新型的目的是克服现有技术中存在的无法实时测算整车行驶状态的问题，提供了一种能够实时测算整车行驶状态的整车状态识别传感系统。

为实现以上目的，本实用新型的技术解决方案是：

一种整车状态识别传感系统，包括整车状态传感器，所述整车状态传感器与整车CAN总线相连接；

所述整车状态传感器包括CAN通讯模块，所述CAN通讯模块通过整车CAN总线分别与终端和整车控制器通讯连接。

所述整车状态传感器还包括：中央处理器、磁力计和气压计，所述中央处理器包括CAN信号接口、磁力信号接口和气压信号接口，所述CAN信号接口与CAN通讯模块信号连接，所述磁力信号接口与磁力计的信号连接，所述气压信号接口与气压计信号连接。

所述中央处理器根据接收到的磁力信号计算出整车的行驶方位，所述中央处理器根据接收到的气压信号计算出海拔高度，所述中央处理器通过CAN通讯模块将方位信号和海拔信号发送给终端和整车控制器。

所述整车状态传感器还包括：运动处理模块，所述中央处理器还包括运动信号接口，所述运动信号接口与运动处理模块信号连接。

所述运动处理模块包括加速度计和陀螺仪。

所述中央处理器根据接收到的加速度信号、倾角信号和车速信号计算出整车的行驶坡度和整车质量。

所述中央处理器根据计算出的整车质量判断汽车是否超载，如超载则中央处理器通过CAN通讯模块向终端发出超载报警信号。

与现有技术相比，本实用新型的有益效果为：

1、本实用新型一种整车状态识别传感系统中的整车状态传感器分别与终端和整车控制器通讯连接，将整车状态信号实时发送给整车控制器并将其显示到终端上，不仅便于整车控制器根据接收到的数据调节运行模式，而且便于驾驶员判断行驶状况。因此，本设计能够有效反馈整车行驶状况，便于驾驶员判断整车行驶状况，提高行驶的安全可靠性。

2、本实用新型一种整车状态识别传感系统中的中央处理器根据接收到的磁力计和气压计信号计算出汽车的行驶方向和海拔，并将其上传给终端，告知驾驶员实时的行驶状况。因此，本设计能够实时测算汽车的行驶方向和海拔，便于驾驶员综合判断行驶环境。

3、本实用新型一种整车状态识别传感系统中的中央处理器根据运动处理模块给出的加速度信号和倾角信号，然后根据车速计算出整车的行驶坡度和整车质量，传输给终端，并在车辆超载时发出报警信号，提高了行驶的安全性。因此，本设计能够车体的行驶坡度便于驾驶员切换挡位，同时具有超载报警功能提高行驶安全。

附图说明

图1是本实用新型的结构示意图。

图中：述整车状态传感器1、终端2、整车控制器3、CAN通讯模块4、中央处理器5、CAN信号接口51、运动信号接口52、磁力信号接口53、气压信号接口54、运动处理模块6、加速度计61、陀螺仪62、磁力计7、气压计8。

具体实施方式

以下结合附图说明和具体实施方式对本实用新型作进一步详细的说明。

参见图1，一种整车状态识别传感系统，包括整车状态传感器1，所述整车状态传感器1与整车CAN总线相连接；

所述整车状态传感器1包括CAN通讯模块4，所述CAN通讯模块4通过整车CAN总线分别与终端2和整车控制器3通讯连接。

所述整车状态传感器1还包括：中央处理器5、磁力计7和气压计8，所述中央处理器5包括CAN信号接口51、磁力信号接口53和气压信号接口54，所述CAN信号接口51与CAN通讯模块4信号连接，所述磁力信号接口53与磁力计7的信号连接，所述气压信号接口54与气压计8信号连接。

所述中央处理器5根据接收到的磁力信号计算出整车的行驶方位，所述中央处理器5根据接收到的气压信号计算出海拔高度，所述中央处理器5通过CAN通讯模块4将方位信号和海拔信号发送给终端2和整车控制器3。

所述整车状态传感器1还包括：运动处理模块6，所述中央处理器5还包括运动信号接口52，所述运动信号接口52与运动处理模块6信号连接。

所述运动处理模块6包括加速度计61和陀螺仪62。

所述中央处理器5根据接收到的加速度信号、倾角信号和车速信号计算出整车的行驶坡度和整车质量。

所述中央处理器5根据计算出的整车质量判断汽车是否超载，如超载则中央处理器5通过CAN通讯模块4向终端2发出超载报警信号。

本实用新型的原理说明如下：

所述的传感器测量整车方向的工作流程为：磁力计7根据地球磁场感应出车头方向，并将方向信息传递给中央处理器5，中央处理器5对方向信息进行校准，得到车头的朝向，通过CAN通讯模块4输出整车的方向信息。

所述的传感器测量整车海拔的工作流程为：气压计10测量环境的气压值，并将气压值传递给中央处理器5，中央处理器5根据气压值与海拔的对应关系，查表获得车辆的海拔信息，并通过CAN通信模块4将海拔信息输出给整车。

所述的传感器测量坡道的工作流程为：CAN通信模块4接收整车的车速信号，并将车速传递给中央处理器5，处理器利用车速信号计算出整车速度的速度值。运动处理模块6的加速度计61实时测量整车纵向的重力加速度，并将重力加速度值传递给中央处理器5进行计算。中央处理器5根据加速度计61的测量值计算出坡道原始值，根据车速的加速度计算出坡道的等效值，利用坡道原始值减去坡道等效值，获得坡道的估算值。运动处理模块6的陀螺仪62可以直接采集车辆的倾角，但由于存在积分误差，陀螺仪62不可长期使用。陀螺仪62将侧向到的车辆倾角信息传递给中央处理器5，中央处理器5利用该测量值对坡道的估算值进行修正，获得最终的坡道输出值，中央处理器5利用CAN通信模块4将最终的坡道值输出给整车。

所述的传感器测量整车质量的工作流程为：CAN通信模块4将接收的车速及发动机输出扭矩信息传递给中央处理器5。根据汽车理论，车辆阻力为坡道阻力、滚动阻力以及风阻。风阻与车速相关，中央处理器5可以实时计算。滚阻与质量相关，可以使用整车质量的乘以固定的系数来表示。坡道阻力与整车质量和坡道值相关，中央处理器5可以对坡道进行实时估算，则坡道阻力也可以用整车质量乘以一个系数来表示。根据牛顿第二定律，得到整车质量与受力的关系式，解方程，计算出整车的质量，通过CAN通信模块4输出。

所述的传感器超载警报工作流程为：CAN通信模块4接受整车发出的最大允许载重量，并传递给中央处理器5；中央处理器5根据估算得到的整车质量，与整车允许最大载重量进行相减，相减的值在整车允许最大载重量的±10%以内时，发出预警信号，通过CAN通信模块4发送给整车，告知整车整车处于满载状态；当相减的值超过整车允许最大载重量的10%时，发出报警信号，通过CAN通信模块4发送给整车，告知整车已超载。

实施例1：

参见图1，一种整车状态识别传感系统，包括整车状态传感器1，所述整车状态传感器1与整车CAN总线相连接；所述整车状态传感器1包括CAN通讯模块4，所述CAN通讯模块4通过整车CAN总线分别与终端2和整车控制器3通讯连接；所述整车状态传感器1还包括：中央处理器5、磁力计7和气压计8，所述中央处理器5包括CAN信号接口51、磁力信号接口53和气压信号接口54，所述CAN信号接口51与CAN通讯模块4信号连接，所述磁力信号接口53与磁力计7的信号连接，所述气压信号接口54与气压计8信号连接；所述中央处理器5根据接收到的磁力信号计算出整车的行驶方位，所述中央处理器5根据接收到的气压信号计算出海拔高度，所述中央处理器5通过CAN通讯模块4将方位信号和海拔信号发送给终端2和整车控制器3。

实施例2：

实施例2与实施例1基本相同，其不同之处在于：

所述整车状态传感器1还包括：运动处理模块6，所述中央处理器5还包括运动信号接口52，所述运动信号接口52与运动处理模块6信号连接。

实施例3：

实施例3与实施例2基本相同，其不同之处在于：

所述运动处理模块6包括加速度计61和陀螺仪62；所述中央处理器5根据接收到的加速度信号、倾角信号和车速信号计算出整车的行驶坡度和整车质量；所述中央处理器5根据计算出的整车质量判断汽车是否超载，如超载则中央处理器5通过CAN通讯模块4向终端2发出超载报警信号。

Claims (4)

1.一种整车状态识别传感系统，包括整车状态传感器（1），所述整车状态传感器（1）与整车CAN总线相连接，其特征在于：

所述整车状态传感器（1）包括CAN通讯模块（4），所述CAN通讯模块（4）通过整车CAN总线分别与终端（2）和整车控制器（3）通讯连接。

2.根据权利要求1所述的一种整车状态识别传感系统，其特征在于：

所述整车状态传感器（1）还包括：中央处理器（5）、磁力计（7）和气压计（8），所述中央处理器（5）包括CAN信号接口（51）、磁力信号接口（53）和气压信号接口（54），所述CAN信号接口（51）与CAN通讯模块（4）信号连接，所述磁力信号接口（53）与磁力计（7）的信号连接，所述气压信号接口（54）与气压计（8）信号连接。

3.根据权利要求2所述的一种整车状态识别传感系统，其特征在于：

所述整车状态传感器（1）还包括：运动处理模块（6），所述中央处理器（5）还包括运动信号接口（52），所述运动信号接口（52）与运动处理模块（6）信号连接。

4.根据权利要求3所述的一种整车状态识别传感系统，其特征在于：

所述运动处理模块（6）包括加速度计（61）和陀螺仪（62）。