一種路面峰值附著系數(shù)測(cè)試裝置及測(cè)試方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬于車(chē)輛控制技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種路面峰值附著系數(shù)測(cè)試裝置及測(cè)試方 法。
【背景技術(shù)】
[0002] 隨著汽車(chē)工業(yè)的發(fā)展，以及汽車(chē)保有量的增加，交通事故也隨之增加。車(chē)輛穩(wěn)定性 控制技術(shù)在保證車(chē)輛主動(dòng)安全方面具有十分重大的意義，現(xiàn)已成為汽車(chē)工業(yè)界的研究重點(diǎn) 之一。然而汽車(chē)安全輔助系統(tǒng)性能的充分發(fā)揮，依賴(lài)于路面附著系數(shù)等車(chē)輛狀態(tài)信息的準(zhǔn) 確估計(jì)。當(dāng)路面附著系數(shù)未知時(shí)，主動(dòng)安全系統(tǒng)的性能通常無(wú)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(chē)輛安全。實(shí)時(shí)檢 測(cè)路面峰值附著系數(shù)，是車(chē)輛主動(dòng)控制所必需的關(guān)鍵技術(shù)之一。
[0003] 目前，針對(duì)上述問(wèn)題國(guó)內(nèi)外學(xué)者做出大量研究，有部分學(xué)者將光學(xué)傳感器安裝在 汽車(chē)上，通過(guò)對(duì)地面反射光進(jìn)行頻譜分析來(lái)估計(jì)路面附著系數(shù)。但光學(xué)傳感器對(duì)工作環(huán)境 要求較高，受外部因素影響較多，且傳感器成本較高，大規(guī)模應(yīng)用有一定難度?；蛘咄ㄟ^(guò)聲 學(xué)傳感器測(cè)量車(chē)輛行駛過(guò)程中輪胎與路面之間的噪聲，進(jìn)而估計(jì)路面附著系數(shù)的大小及變 化。但輪胎與路面之間發(fā)出噪聲的復(fù)雜性使得這種估計(jì)方法的可靠性不高。這兩種方法都 不能反映影響路面附著系數(shù)的其他因素，如輪胎氣壓、輪胎磨損等。又如清華大學(xué)公開(kāi)號(hào)為 CN 101581659A所發(fā)明的測(cè)試方法，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(chē)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。且該類(lèi)方 法對(duì)經(jīng)過(guò)試驗(yàn)訓(xùn)練的路面具有較好的估計(jì)精度，對(duì)未經(jīng)過(guò)訓(xùn)練的路面則難以得到滿意的效 果。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 本發(fā)明的目的是解決現(xiàn)有路面附著系數(shù)測(cè)試方法計(jì)算繁瑣、效率低和適用范圍小 的問(wèn)題，提供一種更為簡(jiǎn)潔高效的路面峰值附著系數(shù)測(cè)試方法。
[0005] 本發(fā)明的技術(shù)方案為：一種路面峰值附著系數(shù)測(cè)試裝置，包括汽車(chē)信息采集單元、 數(shù)據(jù)處理單元和輸出顯示裝置；所述信息采集單元包括車(chē)輪輪速傳感器、車(chē)輪轉(zhuǎn)速傳感器、 輪缸壓力傳感器、車(chē)輪垂向載荷傳感器；所述數(shù)據(jù)處理單元包括車(chē)輪滑移率計(jì)算模塊、車(chē)輪 縱向力計(jì)算模塊、Burckhard輪胎模型篩選模塊、路面附著系數(shù)計(jì)算模塊、路面峰值附著系 數(shù)計(jì)算模塊；所述車(chē)輪輪速傳感器和車(chē)輪轉(zhuǎn)速傳感器分別采集車(chē)輪的輪速和轉(zhuǎn)速，所述車(chē) 輪滑移率計(jì)算模塊分別與所述車(chē)輪輪速傳感器和車(chē)輪轉(zhuǎn)速傳感器相連，獲取車(chē)輪滑移率； 所述輪缸壓力傳感器采集制動(dòng)壓力，所述車(chē)輪縱向力計(jì)算模塊與所述輪缸壓力傳感器相 連，獲取車(chē)輪縱向力；所述路面附著系數(shù)計(jì)算模塊分別與所述車(chē)輪縱向力計(jì)算模塊、車(chē)輪垂 向載荷傳感器相連，用于獲取當(dāng)前車(chē)輪附著系數(shù)；所述Burckhard輪胎模型篩選模塊分別 與所述車(chē)輪滑移率計(jì)算模塊、路面峰值附著系數(shù)計(jì)算模塊相連，用于獲取兩條相近路面對(duì) 應(yīng)的車(chē)輪附著系數(shù)及路面峰值系數(shù)；所述Burckhard輪胎模型篩選模塊、路面附著系數(shù)計(jì) 算模塊分別與所述路面峰值附著系數(shù)計(jì)算模塊相連，獲取當(dāng)前路面峰值附著系數(shù)；所述路 面峰值附著系數(shù)計(jì)算模塊與所述輸出顯示裝置相連，實(shí)時(shí)顯示當(dāng)前路面峰值附著系數(shù)。
[0006] 進(jìn)一步，所述數(shù)據(jù)處理單元為電子控制單元ECU ;所述車(chē)輪轉(zhuǎn)速傳感器為電磁感 應(yīng)式傳感器；所述車(chē)輪垂向載荷傳感器采用線位移傳感器。
[0007] 本發(fā)明的測(cè)試方法的技術(shù)方案為：
[0008] -種由權(quán)利要求1所述的一種路面峰值附著系數(shù)測(cè)試裝置的測(cè)試方法，包括如下 步驟：
[0009] 步驟1，汽車(chē)信息采集單元中的車(chē)輪輪速傳感器、車(chē)輪轉(zhuǎn)速傳感器、輪缸壓力傳感 器、車(chē)輪垂向載荷傳感器分別采集車(chē)輪的輪速、轉(zhuǎn)速、輪缸壓力、車(chē)輪垂向載荷Fz;
[0010] 步驟2,利用傳感器采集的信息，通過(guò)車(chē)輪滑移率計(jì)算模塊、車(chē)輪縱向力計(jì)算模塊 分別獲取汽車(chē)車(chē)輪滑移率s、車(chē)輪制動(dòng)力Fx;
[0011] 步驟3,依據(jù)步驟1和步驟2中獲取的車(chē)輪制動(dòng)力Fx和車(chē)輪垂向載荷？2，通過(guò)路面 附著系數(shù)計(jì)算模塊獲取當(dāng)前車(chē)輪附著系數(shù)f;
[0012] 步驟4,利用步驟2中計(jì)算得到的車(chē)輪滑移率s和步驟3中計(jì)算得到的當(dāng)前車(chē)輪附 著系數(shù)通過(guò)Burckhard輪胎模型篩選模塊在預(yù)存儲(chǔ)曲線上選取兩條相近路面Rl、R2,并 獲取兩條相近路面對(duì)應(yīng)的車(chē)輪附著系數(shù)約、典及路面峰值系數(shù)μ i、μ 2;
[0013] 步驟5,依據(jù)步驟4中得到的車(chē)輪附著系數(shù)《、終及路面峰值系數(shù)μ2，通過(guò) 路面峰值附著系數(shù)計(jì)算模塊計(jì)算當(dāng)前路面峰值附著系數(shù)；
[0014] 步驟6,輸出顯示裝置上實(shí)時(shí)顯示步驟5獲得的當(dāng)前路面峰值附著系數(shù)。
[0015] 進(jìn)一步，所述步驟2中通過(guò)車(chē)輪滑移率計(jì)算模塊計(jì)算車(chē)輪滑移率s的公式為
f其中ν是車(chē)輪輪速，w是車(chē)輪轉(zhuǎn)速，r是車(chē)輪半徑。
[0016] 進(jìn)一步，所述步驟2中通過(guò)車(chē)輪縱向力計(jì)算模塊計(jì)算車(chē)輪制動(dòng)力Fx的公式為
[0017] 其中T是車(chē)輪制動(dòng)力矩，r是車(chē)輪半徑。
[0018] 進(jìn)一步，所述步驟3中通過(guò)路面附著系數(shù)計(jì)算模塊計(jì)算當(dāng)前車(chē)輪附著系數(shù)伊的公 式為
[0019] 進(jìn)一步，所述步驟5中計(jì)算當(dāng)前路面峰值附著系數(shù)的公式為
[0020] 本發(fā)明由于采取以上技術(shù)方法，具有以下優(yōu)點(diǎn)：本發(fā)明方法實(shí)時(shí)性較好，利用已知 的的典型路面附著系數(shù)曲線，且不依賴(lài)該曲線，適用于各種工況，避免了實(shí)際因素對(duì)曲 線準(zhǔn)確性的影響。另外，適用于各種路面，而不局限于幾種典型路面，且處理方法簡(jiǎn)單有效， 具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，適用范圍廣，效率高的特點(diǎn)，以更好的控制車(chē)輛。
【附圖說(shuō)明】
[0021] 圖1為峰值附著系數(shù)測(cè)試裝置結(jié)構(gòu)框圖；
[0022] 圖2為六種典型路面附著系數(shù)-滑移率曲線；
[0023] 圖3為輪胎模型篩選模塊篩選原則。
【具體實(shí)施方式】
[0024] 為方便對(duì)本發(fā)明方法的理解，下面以【具體實(shí)施方式】為例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)描 述。
[0025] 本發(fā)明方法使用一種路面峰值附著系數(shù)的測(cè)試裝置，包括汽車(chē)信息采集單元、數(shù) 據(jù)處理單元以及一個(gè)LED輸出顯示裝置。所述信息采集單元包括車(chē)輪輪速傳感器，車(chē)輪轉(zhuǎn) 速傳感器，輪缸壓力傳感器，車(chē)輪垂直載荷傳感器。所述數(shù)據(jù)處理單元為ECU，包括滑移率計(jì) 算模塊、縱向力計(jì)算模塊、輪胎模型篩選模塊、附著系數(shù)計(jì)算模塊、峰值附著系數(shù)計(jì)算模塊。
[0026] 所述車(chē)輪輪速傳感器和車(chē)輪轉(zhuǎn)速傳感器分別采集車(chē)輪的輪速和轉(zhuǎn)速，所述車(chē)輪滑 移率計(jì)算模塊分別與所述車(chē)輪輪速傳感器和車(chē)輪轉(zhuǎn)速傳感器相連，獲取車(chē)輪滑移率；所述 輪缸壓力傳感器采集制動(dòng)壓力，所述車(chē)輪縱向力計(jì)算模塊與所述輪缸壓力傳感器相連，獲 取車(chē)輪縱向力；所述路面附著系數(shù)計(jì)算模塊分別與所述車(chē)輪縱向力計(jì)算模塊、車(chē)輪垂向載 荷傳感器相連，用于獲取當(dāng)前車(chē)輪附著系數(shù)；所述Burckhard輪胎模型篩選模塊分別與所 述車(chē)輪滑移率計(jì)算模塊、路面峰值附著系數(shù)計(jì)算模塊相連，用于在預(yù)存儲(chǔ)曲線上選取兩條 相近路面R1、R2,并獲取兩條相近路面對(duì)應(yīng)的車(chē)輪附著系數(shù)約、朽及路面峰值系數(shù)μ ρ μ 2;所述Burckhard輪胎模型篩選模塊、路面附著系數(shù)計(jì)算模塊分別與所述路面峰值附著 系數(shù)計(jì)算模塊相連，獲取當(dāng)前路面峰值附著系數(shù)；所述路面峰值附著系數(shù)計(jì)算模塊與所述 輸出顯示裝置相連，實(shí)時(shí)顯示當(dāng)前路面峰值附著系數(shù)。
[0027] 所述的信息采集單元中的轉(zhuǎn)速傳感器和轉(zhuǎn)速傳感器分別固裝在前后輪軸上。
[0028] 所述的信息采集單元中的車(chē)輪轉(zhuǎn)速傳感器是電磁感應(yīng)式傳感器，安裝在車(chē)輪總成 的非旋轉(zhuǎn)部分（如轉(zhuǎn)向節(jié)或軸頭）上。
[0029] 所述的信息采集單元中，車(chē)輪垂