一種汽車(chē)質(zhì)心側(cè)偏角測(cè)量裝置及其計(jì)算方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及汽車(chē)系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)研宄技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種汽車(chē)質(zhì)心側(cè)偏角測(cè)量裝 置及其計(jì)算方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 通常在車(chē)輛系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)穩(wěn)定性控制系統(tǒng)中，車(chē)身坐標(biāo)系下的汽車(chē)質(zhì)心側(cè)偏角定義 為橫向速度與縱向速度比值的反正切值，當(dāng)側(cè)偏角較小時(shí)，可以認(rèn)為側(cè)偏角等于橫向速度 與縱向速度的比值。汽車(chē)在行駛過(guò)程中，如果側(cè)偏角急速增大，可能會(huì)造成車(chē)輛失控。國(guó)內(nèi) 外許多學(xué)者和企業(yè)在研宄質(zhì)心側(cè)偏角時(shí)，常用的方法是利用估算的橫向速度計(jì)算質(zhì)心側(cè)偏 角，橫向速度的估計(jì)結(jié)果會(huì)對(duì)質(zhì)心側(cè)偏角的計(jì)算結(jié)果影響很大，得到的質(zhì)心側(cè)偏角誤差可 能會(huì)很大。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003] 為了克服當(dāng)前汽車(chē)行駛穩(wěn)定性研宄存在的不足，本發(fā)明提出一種汽車(chē)質(zhì)心側(cè)偏角 測(cè)量裝置及其計(jì)算方法，能夠準(zhǔn)確測(cè)出汽車(chē)在行駛中的質(zhì)心側(cè)偏角，為車(chē)輛的穩(wěn)定性控制 提供支持。
[0004] 本發(fā)明解決其技術(shù)問(wèn)題所采用的技術(shù)方案是：構(gòu)造一種汽車(chē)質(zhì)心側(cè)偏角測(cè)量裝 置，包括左后車(chē)輪、左后車(chē)輪垂向載荷傳感器、右后車(chē)輪、右后車(chē)輪垂向載荷傳感器、車(chē)身、 質(zhì)心傳感單元、計(jì)算單元、車(chē)速傳感器、左前車(chē)輪、左前車(chē)輪垂向載荷傳感器、右前車(chē)輪、右 前車(chē)輪垂向載荷傳感器；質(zhì)心傳感單元包括橫擺角速度傳感器和前輪轉(zhuǎn)向角傳感器，固定 安裝在整車(chē)質(zhì)心位置；車(chē)速傳感器固定安裝在后車(chē)橋的中部；左后車(chē)輪垂向載荷傳感器固 定安裝在左后懸架下端；右后車(chē)輪垂向載荷傳感器固定安裝在右后懸架下端；左前車(chē)輪垂 向載荷傳感器固定安裝在左前懸架下端；右前車(chē)輪垂向載荷傳感器固定安裝在右前懸架下 端；左后車(chē)輪垂向載荷傳感器、質(zhì)心傳感單元、右后車(chē)輪垂向載荷傳感器、車(chē)速傳感器、左前 車(chē)輪垂向載荷傳感器、右前車(chē)輪垂向載荷傳感器均與計(jì)算單元電連接。
[0005] 本發(fā)明解決其技術(shù)問(wèn)題所采用的又一種技術(shù)方案是：構(gòu)造一種汽車(chē)質(zhì)心側(cè)偏角計(jì) 算方法，車(chē)輛在行駛過(guò)程中，質(zhì)心傳感單元能夠測(cè)量汽車(chē)的的橫擺角速度和前輪轉(zhuǎn)向角，車(chē) 速傳感器能夠測(cè)量汽車(chē)質(zhì)心處的縱向速度，左后車(chē)輪垂向載荷傳感器、右后車(chē)輪垂向載荷 傳感器、左前車(chē)輪垂向載荷傳感器、右前車(chē)輪垂向載荷傳感器能夠分別測(cè)量各個(gè)車(chē)輪的垂 向載荷。計(jì)算單元根據(jù)公式
推求出車(chē)輛的輪 胎側(cè)向力和縱向力，根據(jù)公式：
推求 出汽車(chē)的質(zhì)心側(cè)偏角P。式中$分別為四個(gè)車(chē)輪的縱向力和側(cè)向力，EK C、B、E為輪胎模 型參數(shù)，參數(shù)的大小與垂向載荷有關(guān)，F(xiàn)si由垂向載荷傳感器反映，X為輪胎滑移率或輪 胎側(cè)偏角，&為汽車(chē)縱向速度，由車(chē)速傳感器反映，m為車(chē)身質(zhì)量，δ為前輪轉(zhuǎn)向角，由前輪 轉(zhuǎn)向角傳感器反映，Y為車(chē)輛的橫擺角速度，由橫擺角速度傳感器反映。
[0006] 計(jì)算單元通過(guò)車(chē)輪垂向載荷傳感器、質(zhì)心傳感單元和車(chē)速傳感器測(cè)得汽車(chē)各車(chē)輪 的垂直載荷、汽車(chē)的橫擺角速度、汽車(chē)的前輪轉(zhuǎn)向角和汽車(chē)的縱向車(chē)速存儲(chǔ)并處理數(shù)據(jù)，輸 出計(jì)算結(jié)果。
[0007] 本發(fā)明的有益效果是：能夠根據(jù)常用車(chē)載傳感器測(cè)量的各車(chē)輪的垂向載荷、汽車(chē) 橫擺角速度、縱向速度、前輪轉(zhuǎn)向角、計(jì)算出車(chē)輛的質(zhì)心側(cè)偏角，從而為車(chē)輛的主動(dòng)安全控 制系統(tǒng)提供了理論依據(jù)。
【附圖說(shuō)明】
[0008] 圖1是汽車(chē)及橫向速度測(cè)量裝置的視圖。
[0009] 圖中：1-車(chē)輪，2-車(chē)身，3-質(zhì)心傳感單元，4-左后車(chē)輪垂向載荷傳感器，5-車(chē)速傳 感器，6-右后車(chē)輪垂向載荷傳感器，7-整車(chē)質(zhì)心，8-右前車(chē)輪垂向載荷傳感器，9-左前車(chē)輪 垂向載荷傳感器，11_前車(chē)橋，1〇_計(jì)算單兀，12-后車(chē)橋。
【具體實(shí)施方式】
[0010] 為能清楚說(shuō)明本方案的技術(shù)特點(diǎn)，下面通過(guò)【具體實(shí)施方式】，并結(jié)合附圖，對(duì)本方案 進(jìn)行闡述。
[0011] 實(shí)施例一 如圖所示的一種汽車(chē)質(zhì)心側(cè)偏角測(cè)量裝置，包括車(chē)輪1、質(zhì)心傳感單元3、車(chē)身2、左后 車(chē)輪垂向載荷傳感器4、車(chē)速傳感器5、后車(chē)橋12、右后車(chē)輪垂向載荷傳感器6、整車(chē)質(zhì)心7、 右前車(chē)輪垂向載荷傳感器8、前車(chē)橋11、左前車(chē)輪垂向載荷傳感器9、計(jì)算單元10 ;質(zhì)心傳感 單元3包括橫擺角速度傳感器和前輪轉(zhuǎn)向角傳感器，固定安裝在車(chē)身2上的整車(chē)質(zhì)心位置； 后車(chē)橋12、前車(chē)橋11的兩端與車(chē)輪1相連；左后車(chē)輪垂向載荷傳感器4、右后車(chē)輪垂向載荷 傳感器6固定安裝在后車(chē)橋12上；左前車(chē)輪垂向載荷傳感器9、右前車(chē)輪垂向載荷傳感器 8固定安裝在前車(chē)橋11上；車(chē)速傳感器5固定安裝在后車(chē)橋12的中部；左后車(chē)輪垂向載荷 傳感器4、質(zhì)心傳感單元3、右后車(chē)輪垂向載荷傳感器6、車(chē)速傳感器5、左前車(chē)輪垂向載荷傳 感器9、右前車(chē)輪垂向載荷傳感器8均與計(jì)算單元10電連接。
[0012] 實(shí)施例二 本實(shí)施例提供一種汽車(chē)質(zhì)心側(cè)偏角的計(jì)算方法，車(chē)輛在行駛過(guò)程中，質(zhì)心傳感單元3 能夠測(cè)量汽車(chē)質(zhì)心處的橫擺角速度和前輪轉(zhuǎn)向角，車(chē)速傳感器7能夠測(cè)量汽車(chē)質(zhì)心處的縱 向速度；左后車(chē)輪垂向載荷傳感器4、右后車(chē)輪垂向載荷傳感器6、左前車(chē)輪垂向載荷傳感 器9、右前車(chē)輪垂向載荷傳感器8能夠測(cè)量各個(gè)車(chē)輪的垂向載荷。計(jì)算單元16根據(jù)公式：
推求出車(chē)輛的輪胎縱向力Fjrf和側(cè)向力F yi，根 據(jù)公式
推求出 汽車(chē)的質(zhì)心側(cè)偏角P。式中Fi分別為四個(gè)車(chē)輪的縱向力和側(cè)向力，e、E為輪胎模型 參數(shù)，參數(shù)的大小與垂向載荷·^有關(guān)，分別為四個(gè)車(chē)輪的垂向載荷，由車(chē)輪垂向載荷傳 感器反映，X為車(chē)輪滑移率或者輪胎側(cè)偏角，&為車(chē)輪縱向速度，由車(chē)速傳感器反映，m為 車(chē)身質(zhì)量，δ為前輪轉(zhuǎn)向角，由前輪轉(zhuǎn)向角傳感器反映，γ為車(chē)輛的橫擺角速度，由橫擺角速 度傳感器反映。
[0013] 計(jì)算單元10分別通過(guò)右前車(chē)輪垂向載荷傳感器8、左前車(chē)輪垂向載荷傳感器9、右 后車(chē)輪垂向載荷傳感器6、左后車(chē)輪垂向載荷傳感器5、質(zhì)心傳感單元3、車(chē)速傳感器7、測(cè)得 汽車(chē)右前車(chē)輪的垂直載荷、汽車(chē)左前車(chē)輪的垂直載荷、汽車(chē)右后車(chē)輪的垂直載荷、汽車(chē)左后 車(chē)輪的垂直載荷、汽車(chē)的橫擺角速度、汽車(chē)的前輪轉(zhuǎn)向角和汽車(chē)的縱向車(chē)速存儲(chǔ)并處理數(shù) 據(jù)，計(jì)算出質(zhì)心側(cè)偏角，并輸出計(jì)算結(jié)果。
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種汽車(chē)質(zhì)心側(cè)偏角測(cè)量裝置，其特征在于，包括車(chē)輪（I)、質(zhì)心傳感單元（3)、車(chē)身 (2)、左后車(chē)輪垂向載荷傳感器（4)、車(chē)速傳感器（5)、后車(chē)橋（12)、右后車(chē)輪垂向載荷傳感 器（6)、整車(chē)質(zhì)心（7)、右前車(chē)輪垂向載荷傳感器（8)、前車(chē)橋（11)、左前車(chē)輪垂向載荷傳感 器（9)、計(jì)算單元（10);質(zhì)心傳感單元（3)包括橫擺角速度傳感器、和前輪轉(zhuǎn)向角傳感器，固 定安裝在車(chē)身（2)上的整車(chē)質(zhì)心位置；后車(chē)橋（12)、前車(chē)橋（11)的兩端與車(chē)輪（1)相連； 左后車(chē)輪垂向載荷傳感器（4)、右后車(chē)輪垂向載荷傳感器（6)固定安裝在后車(chē)橋（12)上； 左前車(chē)輪垂向載荷傳感器（9)、右前車(chē)輪垂向載荷傳感器（8)固定安裝在前車(chē)橋（11)上； 車(chē)速傳感器（5)固定安裝在后車(chē)橋（12)的中部；左后車(chē)輪垂向載荷傳感器（4)、質(zhì)心傳感 單元（3)、右后車(chē)輪垂向載荷傳感器（6)、車(chē)速傳感器（5)、左前車(chē)輪垂向載荷傳感器（9)、右 前車(chē)輪垂向載荷傳感器（8)均與計(jì)算單元（10)電連接。2. -種汽車(chē)橫向速度計(jì)算方法，其特征在于，車(chē)輛在行駛過(guò)程中，質(zhì)心傳感單元（3)能 夠測(cè)量汽車(chē)質(zhì)心處的橫擺角速度和前輪轉(zhuǎn)向角，車(chē)速傳感器（5)能夠測(cè)量汽車(chē)質(zhì)心處的縱 向速度，左后車(chē)輪垂向載荷傳感器（4)、右后車(chē)輪垂向載荷傳感器（6)、左前車(chē)輪垂向載荷 傳感器（9)、右前車(chē)輪垂向載荷傳感器（8)能夠測(cè)量各個(gè)車(chē)輪的垂向載荷；計(jì)算單元（10) 根據(jù)公式：推求出車(chē)輛的輪胎縱向力和側(cè)向力Fyf ，根據(jù)公式：推求出車(chē)輛的質(zhì)心側(cè)偏角P ;式中巧分別為四個(gè)車(chē)輪的縱向力和側(cè)向力，D、C、B、E為輪 胎模型參數(shù)，參數(shù)的大小與垂向載荷匕f有關(guān)，F(xiàn)ri的大小由垂向載荷傳感器反映，X為車(chē)輪 滑移率或者輪胎側(cè)偏角，為汽車(chē)縱向速度，由車(chē)速傳感器反映，m為車(chē)身質(zhì)量，δ為前輪 轉(zhuǎn)向角，由前輪轉(zhuǎn)向角傳感器反映，Y為車(chē)輛的橫擺角速度，由橫擺角速度傳感器反映。
【專(zhuān)利摘要】本發(fā)明涉及一種汽車(chē)質(zhì)心側(cè)偏角的測(cè)量裝置,針對(duì)現(xiàn)有對(duì)汽車(chē)質(zhì)心側(cè)偏角研究存在的不足，提出了一種汽車(chē)質(zhì)心側(cè)偏角測(cè)量裝置，包括左后車(chē)輪垂向載荷傳感器、質(zhì)心傳感單元、計(jì)算單元、右后車(chē)輪垂向載荷傳感器、車(chē)速傳感器、左前車(chē)輪垂向載荷傳感器、右前車(chē)輪垂向載荷傳感器。本發(fā)明還涉及一種汽車(chē)質(zhì)心側(cè)偏角計(jì)算方法。使用發(fā)明可以根據(jù)車(chē)輪垂向載荷、汽車(chē)的橫擺角速度、前輪轉(zhuǎn)向角，計(jì)算出汽車(chē)行駛中的質(zhì)心側(cè)偏角。通過(guò)對(duì)汽車(chē)質(zhì)心側(cè)偏角的把握，對(duì)于車(chē)輛動(dòng)力學(xué)穩(wěn)定性控制系統(tǒng)、防側(cè)翻系統(tǒng)等主動(dòng)安全控制十分重要。
【IPC分類(lèi)】B60W40/10, B60W40/101
【公開(kāi)號(hào)】CN104890674
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201510314453
【發(fā)明人】徐家川, 李少廷
【申請(qǐng)人】山東理工大學(xué)
【公開(kāi)日】2015年9月9日
【申請(qǐng)日】2015年6月10日