專利名稱：用于汽車穩(wěn)定性控制系統(tǒng)的橫擺角速度與加速度測(cè)量方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及汽車穩(wěn)定性控制系統(tǒng)中對(duì)車輛橫擺角速度與側(cè)向加速度的測(cè)試技術(shù)，屬汽車 行駛參數(shù)測(cè)試技術(shù)領(lǐng)域
背景技術(shù)：
汽車底盤穩(wěn)定性控制系統(tǒng)可明顯提高汽車主動(dòng)安全性，其在歐美發(fā)達(dá)國(guó)家裝車率已非常 普遍，美國(guó)已通過立法強(qiáng)制要求將汽車電子穩(wěn)定控制系統(tǒng)做汽車標(biāo)準(zhǔn)配置。汽車底盤穩(wěn)定性 控制系統(tǒng)的主要功能包括車輛橫擺控制、轉(zhuǎn)彎制動(dòng)控制、防翻滾控制等，該控制系統(tǒng)的最重 要控制變量即為汽車橫擺角速度與側(cè)向加速度，目前一般是通過采有相應(yīng)傳感器直接測(cè)量方 法得到這兩個(gè)控制參數(shù)。汽車電子穩(wěn)定控制系統(tǒng)所采用的橫擺角速度與側(cè)向加速度傳感器均 是基于MEMS技術(shù)的微機(jī)電傳感器，目前應(yīng)用中一般是將兩個(gè)傳感器集成于一個(gè)電路板上 并通過一個(gè)殼體進(jìn)行封裝，組裝成一個(gè)傳感器集合，它是汽車電子穩(wěn)定控制系統(tǒng)的核心部件 之一。其中加速度傳感器容易測(cè)量，成本低，測(cè)試精度高，受外界環(huán)境影響因素小。但橫擺 角速度一般是采用微機(jī)電陀螺傳感器測(cè)量，成本較加速度傳感器高出幾倍，測(cè)試精度受溫度 等環(huán)境因素影響很大。為消除環(huán)境因素對(duì)橫擺角速度傳感器特性的影響，需要在封裝的傳感 器內(nèi)部設(shè)置復(fù)雜且成本很高的抵抗環(huán)境溫度變化的裝置，這導(dǎo)致汽車電子穩(wěn)定控制系統(tǒng)的橫 擺角速度與加速度信號(hào)測(cè)量成本很高，技術(shù)難度大，使整個(gè)系統(tǒng)的成本居高不下，影響汽車 電子穩(wěn)定控制系統(tǒng)的普及應(yīng)用。同時(shí)國(guó)內(nèi)目前還不掌握微機(jī)電陀螺的生產(chǎn)技術(shù)，這一技術(shù)被 國(guó)外幾大公司壟斷，使我國(guó)難以開發(fā)出與國(guó)外公司相競(jìng)爭(zhēng)的用于汽車電子穩(wěn)定控制系統(tǒng)的橫 擺角速度與側(cè)向加速度傳感器集合。這也阻礙了我國(guó)自主品牌汽車子穩(wěn)定控制系統(tǒng)產(chǎn)品的開 發(fā)。同時(shí)國(guó)內(nèi)的加速度測(cè)試傳感器測(cè)試技術(shù)包括微機(jī)電加速度傳感器已比較成熟，而且汽車 加速度信號(hào)也是汽車電子穩(wěn)定控制系統(tǒng)所需要的控制變量。因此本發(fā)明提出一種利用成本低 且技術(shù)上容易實(shí)現(xiàn)的加速度傳感器測(cè)試橫擺角速度的方法并給出通過兩個(gè)雙軸加速度傳感 器組成一個(gè)傳感器集合測(cè)試汽車橫擺角速度和側(cè)向加速度信號(hào)的方法。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提出一種利用加速度傳感器測(cè)量汽車側(cè)向加速度與橫擺角速度的方法， 即用于汽車穩(wěn)定性控制系統(tǒng)的橫擺角速度與加速度測(cè)量方法。該方法可明顯降低汽車電子穩(wěn)
定控制系統(tǒng)中橫擺角速度與側(cè)向加速度傳感器的技術(shù)難度及成本，從而使汽車電子穩(wěn)定控制 系統(tǒng)的成本也得到明顯降低。本發(fā)明的上述目的是通過一下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的，結(jié)合


如下
一種用于汽車電子穩(wěn)定控制系統(tǒng)的橫擺角速度與加速度測(cè)量方法，其特征在于，由兩個(gè) 雙軸加速度傳感器(1、 2)布置在一個(gè)平面內(nèi)，相距一段距離/，每個(gè)雙軸加速度傳感器的 兩敏感軸要互相垂直，兩雙軸加速度傳感器(1、 2)有一個(gè)敏感軸位于同--直線上，另一敏 感軸互相平行；兩個(gè)雙軸加速度傳感器(1、 2)與一個(gè)微處理器(3)相連接，微處理器(3) 與輸出接口 (4)相連接。
兩個(gè)雙軸加速度傳感器(1、 2)測(cè)得的信號(hào)輸入到一個(gè)微處理器(3)，并由微處理器(3) 進(jìn)行信號(hào)處理與計(jì)算，然后通過數(shù)字信號(hào)輸出接口 (4)根據(jù)使用要求輸出全部、部分或平 均加速度與橫擺角速度信號(hào)，橫擺角速度按下式確定
53
sin(a' —a2)
sm
7T
2 2
式中 乙=
、=J"一
a， = arctan-
4
圖1本發(fā)明汽車橫擺角速度與側(cè)向加速度測(cè)試系統(tǒng)示意圖。 圖2橫擺角速度確定原理圖。
具體實(shí)施例方式
以下結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明的具體內(nèi)容作進(jìn)一步詳細(xì)說明。
本發(fā)明的方法是在電路板上布置兩個(gè)雙軸加速度傳感器(可采用微機(jī)電加速度傳感器)，這兩個(gè)加速度傳感器要布置在一個(gè)平面內(nèi)，并相距一段距離/。兩個(gè)加速度傳感器測(cè)得的信 號(hào)輸入到一個(gè)微處理器，并由后者進(jìn)行信號(hào)處理與計(jì)算，然后通過數(shù)字信號(hào)輸出接口輸出加 速度與橫擺角速度信號(hào)。加速度信號(hào)根據(jù)微處理器得到的傳感器測(cè)量值經(jīng)濾波處理直接以相 應(yīng)數(shù)字信號(hào)輸出。
以下結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明的具體內(nèi)容作進(jìn)一歩詳細(xì)說明。
實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的具體技術(shù)方案參閱圖1:雙軸加速度傳感器1和2沿水平平面固定于基座 5上，并設(shè)安裝點(diǎn)分別為A點(diǎn)和B點(diǎn)，二者相距距離為/，兩個(gè)傳感器應(yīng)有一個(gè)敏感軸位于
同一直線上，另一個(gè)敏感軸互相平行。兩個(gè)加速度傳感器與微處理器3之間電連接，微處理 器3與輸出接口 4之間電連接。也可以將兩個(gè)加速度傳感器與微處理器布置在同一個(gè)線路板 上，這樣便于傳感器的封裝。加速度傳感器測(cè)得的加速度信號(hào)輸入至微處理器，由微處理器 進(jìn)行信號(hào)處理與計(jì)算。加速度信號(hào)根據(jù)使用要求可以輸出四個(gè)測(cè)量值的全部或部分，或者是
其平均值。橫擺角速度信號(hào)按以下公式確定<formula>formula see original document page 5</formula>上述計(jì)算式的推導(dǎo)過程如下
參閱圖2所示，兩加速度傳感器分別布置于A點(diǎn)和B點(diǎn)。二者相距為Z。由傳感器測(cè)得 的A點(diǎn)沿敏感軸方向的加速度分別為， a々，B點(diǎn)沿傳感器敏軸方向的加速度分別為，
fl&，對(duì)測(cè)得的加速度進(jìn)行積分可得A， B兩點(diǎn)沿敏感軸的速度L， ^， ^， 「&。<formula>formula see original document page 6</formula>
根據(jù)速度矢量合成法則可求得A點(diǎn)絕對(duì)速度^ ， B點(diǎn)絕對(duì)速度<formula>formula see original document page 6</formula>
0A為^的垂線，0B為^的垂線，二者交點(diǎn)為0，則0點(diǎn)為傳感器的轉(zhuǎn)動(dòng)瞬心。利用DC14S 可求得0A的長(zhǎng)度。
<formula>formula see original document page 6</formula>
<formula>formula see original document page 6</formula>
<formula>formula see original document page 6</formula>
對(duì)口04^應(yīng)用正弦定理
<formula>formula see original document page 6</formula>因此有
<formula>formula see original document page 6</formula>因此，系統(tǒng)的橫擺角速度W的計(jì)算式為:
<formula>formula see original document page 6</formula>
權(quán)利要求
1、一種用于汽車電子穩(wěn)定控制系統(tǒng)的橫擺角速度與加速度測(cè)量方法，其特征在于，首先由兩個(gè)雙軸加速度傳感器(1、2)布置在一個(gè)平面內(nèi)，相距一段距離l，每個(gè)雙軸加速度傳感器的兩敏感軸要互相垂直，然后將兩雙軸加速度傳感器(1、2)有一個(gè)敏感軸位于同一直線上，另一敏感軸互相平行；兩個(gè)雙軸加速度傳感器(1、2)與一個(gè)微處理器(3)相連接，微處理器(3)與輸出接口(4)相連接。
2、根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種用于汽車電子穩(wěn)定控制系統(tǒng)的橫擺角速度與加速度測(cè)量 方法，其特征在于，兩個(gè)雙軸加速度傳感器(1、 2)測(cè)得的信號(hào)輸入到一個(gè)微處理器(3)， 并由微處理器(3)進(jìn)行信號(hào)處理與計(jì)算，然后通過數(shù)字信號(hào)輸出接口 (4)根據(jù)使用要求輸 出全部、部分或平均加速度與橫擺角速度信號(hào)，橫擺角速度按下式確定<formula>formula see original document page 2</formula>
全文摘要
本發(fā)明涉及一種在汽車電子穩(wěn)定控制系統(tǒng)中利用加速度傳感器測(cè)量汽車側(cè)向加速度與橫擺角速度的方法，即用于汽車穩(wěn)定性控制系統(tǒng)的橫擺角速度與加速度測(cè)量方法。該方法是在基座上布置兩個(gè)雙軸加速度傳感器(微機(jī)電加速度傳感器)，這兩個(gè)加速度傳感器要布置在一個(gè)平面內(nèi)，并相距一段距離l，應(yīng)有一個(gè)敏感軸位于同一直線上。兩個(gè)加速度傳感器測(cè)得的信號(hào)輸入到一個(gè)微處理器，并由后者進(jìn)行信號(hào)處理，然后通過數(shù)字信號(hào)輸出接口輸出加速度與橫擺角速度信號(hào)。本發(fā)明可明顯降低汽車電子穩(wěn)定控制系統(tǒng)中橫擺角速度信號(hào)測(cè)量的技術(shù)難度與成本，從而使汽車電子穩(wěn)定控制系統(tǒng)的成本明顯降低。解決了由于微機(jī)電陀螺技術(shù)落后而影響電子穩(wěn)定控制系統(tǒng)產(chǎn)品研發(fā)的難題。
文檔編號(hào)B60W30/02GK101603972SQ20091006726
公開日2009年12月16日 申請(qǐng)日期2009年7月8日 優(yōu)先權(quán)日2009年7月8日
發(fā)明者宋傳學(xué), 彭彥宏, 曾小華, 王慶年, 靳立強(qiáng) 申請(qǐng)人:吉林大學(xué)