一種路面峰值附著系數(shù)測試裝置及方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬于車輛控制技術(shù)領(lǐng)域,涉及一種路面峰值附著系數(shù)測試方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 車輛穩(wěn)定性控制技術(shù)在保證車輛主動安全方面具有十分重大的意義,現(xiàn)已成為汽 車工業(yè)界的研究重點(diǎn)之一。汽車輪胎-路面附著系數(shù)能夠提供車輛保持穩(wěn)定性裕量的重要 信息,是設(shè)計(jì)車輛穩(wěn)定性控制器參數(shù)的重要參考依據(jù)。利用車載傳感器對輪胎一路面附著 系數(shù)進(jìn)行實(shí)時(shí)在線觀測,是車輛穩(wěn)定性控制所需要的關(guān)鍵技術(shù)之一。當(dāng)路面附著系數(shù)未知 時(shí),主動安全系統(tǒng)的性能通常無法充分發(fā)揮。如果能夠?qū)崟r(shí)估算出路面峰值附著系數(shù),系統(tǒng) 就可以根據(jù)當(dāng)前路況調(diào)節(jié)控制策略,提高車輛安全。實(shí)時(shí)檢測路面峰值附著系數(shù),是車輛主 動控制所必需的關(guān)鍵技術(shù)之一。
[0003] 由于影響道路附著系數(shù)的因素較多,一般采用估算的方法獲取路面附著系數(shù)存在 較大的誤差。經(jīng)檢索,目前對于路面識別技術(shù)的研究大多限于理論方面,難以滿足實(shí)際需 要?,F(xiàn)有的通過擬合當(dāng)前路面附著曲線的測試方法,其準(zhǔn)確性取決于滑移率及路面附著系 數(shù)(S,y)數(shù)據(jù)點(diǎn)的多少,這樣勢必會影響y max觀測的實(shí)時(shí)性。又如清華大學(xué)一種輪胎一路面 最大附著系數(shù)測試方法,雖然減少了標(biāo)定曲線及數(shù)據(jù)點(diǎn),但數(shù)據(jù)分析繁冗,效率較低,實(shí)時(shí) 性不強(qiáng),不利于為車輛的控制系統(tǒng)提供快速的結(jié)果進(jìn)行下一步的控制運(yùn)算,導(dǎo)致控制系統(tǒng) 反應(yīng)速度慢。
【發(fā)明內(nèi)容】
[0004] 為了解決現(xiàn)有路面附著系數(shù)測試方法實(shí)時(shí)性較差,計(jì)算繁瑣、效率低的問題,本發(fā) 明提出一種更為簡潔高效的路面峰值附著系數(shù)測試方法。采用的技術(shù)方案如下:
[0005] -種路面峰值附著系數(shù)測試裝置,包括信息采集單元和信息處理單元;所述信息 采集單元包括汽車質(zhì)心加速度傳感器、車速傳感器、車輪轉(zhuǎn)速傳感器、輪缸壓力傳感器及 CAN總線;所述汽車質(zhì)心加速度傳感器安裝在車輛質(zhì)心處,用于采集車輛縱向加速度;所述 車速傳感器安裝在變速器的輸出軸,用于采集車速信號;所述車輪轉(zhuǎn)速傳感器安裝在車輪 輪轂上,用于采集每個(gè)車輪轉(zhuǎn)速;所述輪缸壓力傳感器安裝在液壓管路上,用于采集輪缸的 壓力;所述CAN總線一端連接發(fā)動機(jī)控制單元、另一端連接信息處理單元,用于獲得車輪驅(qū) 動轉(zhuǎn)矩;所述信息處理單元為車載ECU,所述ECU根據(jù)信息采集單元采集的信息、結(jié)合預(yù)存儲 的路面附著系數(shù)-滑移率曲線,計(jì)算出當(dāng)前路面的峰值附著系數(shù)。
[0006] 基于上述測試裝置,本發(fā)明提出了一種路面峰值附著系數(shù)的測試方法,包括如下 步驟:
[0007] 步驟1,汽車信息采集單元中的汽車質(zhì)心加速度傳感器、車速傳感器、車輪轉(zhuǎn)速傳 感器、輪缸壓力傳感器、CAN總線分別采集汽車質(zhì)心加速度a x、車速V、車輪轉(zhuǎn)速Wi、輪缸壓力 Pi,i = 1,2,3,4,代表車輪、車輪獲得的驅(qū)動轉(zhuǎn)矩Ti;
[0008] 步驟2,依據(jù)步驟1中質(zhì)心加速度傳感器測得的加速度ax,判別汽車的狀態(tài)并獲得 車輪縱向力;當(dāng)ax>0時(shí),汽車處于驅(qū)動狀態(tài)時(shí),直接通過發(fā)動機(jī)控制單元上的CAN總線獲得 汽車車輪的驅(qū)動轉(zhuǎn)矩,并計(jì)算車輪驅(qū)動力;當(dāng)ax〈0時(shí),汽車處于制動狀態(tài),依據(jù)輪缸壓力傳 感器,計(jì)算車輪制動力;
[0009] 步驟3,依據(jù)步驟1中獲取的車速和車輪轉(zhuǎn)速信息,計(jì)算汽車車輪滑移率s;
[0010] 步驟4,依據(jù)步驟1中質(zhì)心加速度傳感器測得的加速度ax,計(jì)算車輪垂直載荷。
[0011] 步驟5,依據(jù)步驟2和步驟4中計(jì)算的車輪縱向力和車輪垂直載荷,計(jì)算附著系數(shù)爐;
[0012] 步驟6,依據(jù)步驟3中計(jì)算的車輪滑移率和步驟5中計(jì)算的附著系數(shù),在預(yù)存儲的標(biāo) 定曲線中選取兩條相近路面R1、R2,并獲取兩條相近路面對應(yīng)的車輪附著系數(shù)啊、%及路 面峰值系數(shù)μι、μ2;
[0013] 步驟7,依據(jù)步驟3、步驟5獲得的當(dāng)前路面信息及步驟6獲得的相近路面信息,計(jì)算 與相近路面的近似度λ;
[0014] 步驟8,依據(jù)步驟6和步驟7獲得的信息,計(jì)算當(dāng)前路面的峰值附著系數(shù)μ_χ。
[0015] 作為優(yōu)選方案,所述步驟2中,當(dāng)ax>0時(shí),計(jì)算車輪驅(qū)動力Fxi的表達(dá)式為:
其中,r為車輪半徑;
[0016] 當(dāng)ax〈0時(shí),計(jì)算車輪制動力Fxi的表達(dá)式:
其中,Ti = pi · A · r',A為制動鉗 體和車輪接觸面積;r'為制動鉗作用等效點(diǎn)到車輪中心的距離。
[0017] 作為優(yōu)選方案,所述步驟3中計(jì)算汽車車輪滑移率s的表達(dá)式為: r是車輪半徑。
[0018] 作為優(yōu)選方案,所述步驟4中計(jì)算車輪垂直載荷包括前輪垂直載荷和后輪垂直載 荷;
[0019] 所述前輪垂直載荷Fzi, 2的計(jì)算表達(dá)式為:
[0020] 所述后輪垂直載荷FZ3,4的計(jì)算表達(dá)式為:
[0021] 其中,m為整車質(zhì)量,g為重力加速度,L為汽車軸距,a、b分別為汽車質(zhì)心至前、后軸 的距離,hg為汽車質(zhì)心至路面距離,C Lf、CLr分別為汽車前后空氣升力系數(shù),P為空氣密度,A為 迎風(fēng)面積。
[0022] 作為優(yōu)選方案,所述步驟5中計(jì)算附著系數(shù)識的表達(dá)式為: 其中Fx為汽車 車輪驅(qū)動力或制動力,F(xiàn)z為車輪垂直載荷。
[0023] 作為優(yōu)選方案,所述步驟6預(yù)存儲的標(biāo)定曲線為典型路面附著系數(shù)-滑移率曲線, 具體包括干瀝青路面,水泥路面,濕瀝青路面,鵝卵石路面,冰路面以及雪路面。
[0024] 作為優(yōu)選方案,所述步驟7中計(jì)算與相近路面的近似度λ包括:
[0025] 其中,&是與相近路面R1的近似度,λ2是與相近路面R2的近似度,t是當(dāng)前車輪附 著系數(shù)。
[0026] 作為優(yōu)選方案,所述步驟8中計(jì)算當(dāng)前路面的峰值附著系數(shù)ymi?的表達(dá)式為:ymax = λι · μι+λ〗· μ2。
[0027] 本發(fā)明的有益效果:
[0028] 1、本發(fā)明提出的方法利用現(xiàn)有車載傳感器,成本低,且對工作環(huán)境要求不高。
[0029] 2、利用典型路面的附著系數(shù)曲線,根據(jù)整車實(shí)際參數(shù)建立識別算法,適用于 各種工況,且避免了實(shí)際因素對曲線準(zhǔn)確性的影響。
[0030] 3、該算法適用于各種路面,而不局限于幾種典型路面,可以直接計(jì)算出路面峰值 附著系數(shù),且處理方法簡單有效,具有適用范圍廣,效率高的特點(diǎn),以便更好的控制車輛。
【附圖說明】
[0031 ]圖1為峰值附著系數(shù)測試方法流程框圖;
[0032] 圖2為六種典型路面附著系數(shù)-滑移率曲線;
[0033] 圖3為輪胎模型篩選模塊篩選原則。
【具體實(shí)施方式】
[0034] 為方便對本發(fā)明方法的理解,下面以【具體實(shí)施方式】為例對本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)描 述。
[0035] 本發(fā)明方法使用一種路面峰值附著系數(shù)的測試裝置,包括汽車信息采集單元和信 息處理單元。其特征在于,所述信息采集單元包括汽車質(zhì)心加速度傳感器、車速傳感器、車 輪轉(zhuǎn)速傳感器、輪缸壓力傳感器及發(fā)動機(jī)控制單元CAN總線信號。所述汽車質(zhì)心加速度傳感 器安裝在車輛質(zhì)心處,用于采集車輛縱向加速度;所述車速傳感器安裝在變速器的輸出軸, 用于采集車速信號;所述車輪轉(zhuǎn)速傳感器安裝在車輪輪轂上,用于采集每個(gè)車輪轉(zhuǎn)速;所述 輪缸壓力傳感器安裝在液壓管路上,用于采集每個(gè)輪缸壓力;所述信息處理單元即ECU,預(yù) 存儲有典型路面附著系數(shù)爐-s曲線,并接收信息采集單元傳輸?shù)男畔⒓右蕴幚怼?br>[0036]所述處理方法包括以下步驟:
[0037] 1)信息采集單元分別采集汽車質(zhì)心加速度ax,車速V,車輪轉(zhuǎn)速Wi,輪缸壓力Pi,i = 1,2,3,4,代表車輪;
[0038] 2)依