陆上汽车的当前横摆角及当前侧滑角的测定制造技术

本发明专利技术涉及一种用于确定陆上汽车的当前横摆角和当前侧滑角的方法以及一种用于实施该方法的装置。在此，首先借助于行驶状态传感装置、驶偏传感器以及定位系统来求出侧滑角特性参数。如果所述侧滑角特性参数低于极限值，那就将所述当前的横摆角调整到当前的、借助于所述位置测定系统求出的速度矢量角。如果所述侧滑角特性参数超过规定的极限值，那就借助于驶偏传感器的传感器数值通过连续的数值积分来求出当前的横摆角，并且作为在横摆角和速度矢量角之间的差算出所述侧滑角。本发明专利技术允许即使在车内没有额外的传感装置如第二定位系统或路面识别系统的情况下可靠地并且以足够的精度求出所述侧滑角，如果所述侧滑角在数秒范围内具有大的数值。与此同时，在长的时间间隔内可靠地确定汽车的横摆角并且在短的时间间隔内对在积分过程中出现的数值偏差进行调整。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及用于对陆上汽车的当前横摆角和当前侧滑角进行测定 的一种方法和一种装置。
技术介绍
所述横摆角^定义为在固定在地上的坐标系中在汽车的纵轴线和 平行于地面的轴线之间的夹角。所述侧滑角P是在与汽车固定地相连接的点(一般是汽车的重 心)的速度矢量和汽车的纵轴线之间的角度。纵向倾角和横向倾角通过汽车的俯仰角e和摆振角p来理解。而摆振角、俯仰角及横摆角则按照DIN 70000来定义。通过所述橫摆角来理解的汽车当前水平定向可以在汽车导航时用 于快速行程确定，但在这方面首先作为辅助参数在测定侧滑角时十分 重要。所述侧滑角说明了相对于运动方向的汽车定向并且可以这么说 是用于衡量汽车侧滑的一个尺度。如果汽车出现侧滑，那么汽车通常 离开其稳定的行驶状态并且进入危险情况，而所述危险情况则可能对 汽车驾驶员提出过分要求。因而，通过对所述横摆角及侧滑角的尽可能精确的了解可以很快 地识别这样的危险情况，这又能够借助于可电致动的、比如驱动系、 制动系统、转向系、弹性/减震系统等系统的执行器来快速地以电子调 节的方式干涉行驶状况，并且由此能够使汽车自动稳定。这在极限状 况及危险状况中大大有助于行驶安全性。汽车的橫摆角通常在存在驶偏传感器的情况下通过驶偏信号的积 分来确定。今天这样的驶偏传感器(陀螺仪)可以用汽车适用的性能 以较低的成本来制造，并且在汽车上早就可以拥有电子稳定程序、ESP 或者导航系统。数值偏差(偏移量)而产生，所述驶偏信号的数值偏差则导致在对驶 偏角进行积分时出现一个至少线性地随时间增长的误差。除此以外， 偏移量的依赖于时间的偏移以及因路面倾角引起的结果的歪曲额外地导致积分误差的增加。计算的横摆角与实际横摆角之间的偏差因此持 续增加。这会导致对当前行驶状况进行误解释并且在最严重的情况下 甚至导致对汽车控制系统的误干预。作为替代方案，所述横摆角可以通过对在配有防抱死-制动系统、ABS的汽车中始终存在的车轮转速传感器的分析以及对可能存在 的转向角传感器或转向盘转角传感器的分析来获取。这种方法的主要 问题是车轮滑移尤其是横向滑移，轮胎性能尤其是动态车轮半径必须 是已知的，并且在这里也因积分偏移量而出现不断增加的误差。就象在文件US 5983161和US 62757773中所公开的一样，为确定 横摆角也可以利用卫星辅助定位系统(如GPS)。然而为此要么需要 至少两根布置在汽车上相应不同的尽可能彼此远离的点上的天线。在 汽车上使用两根或更多根GPS天线的情况下，汽车在路面上的定位可 以从天线在固定在地上的系统中的相对位置中求得。在这种情况下， 定位的绝对精度受到限制并且除此以外这样的解决方案出于成本原因 也不太实用。另一种方案在于，人们将汽车速度矢量的由GPS接收器提供的与 固定在地上的轴线之间的角度近似地等同于所述橫摆角。但这在侧滑 角变得越来越大时也就是刚好在危险情况下就不再可以实现。侧滑角的测定通常通过那些作用于单个车轮的力尤其是侧向力来 进行。利用通常在今天的中档车中存在的汽车状态传感装置，仅仅可 以不太精确地确定所述侧向力，并且这种方法仅仅在所述側滑角很小 (<1-2° )时才可应用。在侧滑角大时，为测定侧滑角通常要使用汽 车的横向加速度、偏转比率和速度。在这种情况下，有必要通过两个 大数字的通常很小的差进行积分。橫向加速度传感器和驶偏传感器的 数值偏差(偏移量)以及因路面的橫向倾斜角引起的橫向加速度值的 歪曲在这种情况下会导致大的误差。除此以外，存在的传感器噪声还 额外地在求出侧滑角时导致积分误差增加。在申请文件US 2OO2/OI98655 Al中提出，将卫星辅助定位系统用 于侧滑角测定。所述侧滑角作为在汽车速度矢量的方向和汽车纵轴线 的定向也就是横摆角的定向之间的差来求出。然而这种方法只有在可 以以足够的精确度确定汽车的横摆角时才能使用。此外，在仅仅存在 一根GPS天线并且没有额外的环境传感装置时就必须为此动用积分方法，而如早已讨论的一样积分过程会导致数值偏差。最后，在公开文献DE 1032"7MSA1中提出，通过轮距识别系统来 确定所述侧滑角。为此所需要的传感装置开销很大并且因此仅仅安装 在少数汽车中。在所描述的解决方案中存在这样的缺点，即在求出所述横摆角和 侧滑角时没有持续保证所必需的精度。因额外的必需的传感器系统的 使用，可供使用的系统十分昂贵并且由此不适合于在众多处于低档价 格类别中的汽车中使用。
技术实现思路
因此，本专利技术的任务是说明一种方法和一种装置，它们同样能够 在侧滑角小时精确确定橫摆角并且也足够准确地确定大的侧滑角。另 一项任务在于，用成本低廉的系统在本来就布置在汽车中的传感器的 基础上来测定橫摆角和侧滑角。由此应该最终提高行车安全性并且对 广泛的使用者来说都可买得起。该任务通过一种具有按权利要求1所述特征的方法以及通过一种 具有按权利要求9所述特征的装置得到解决。优选的、可以单个地或 者彼此组合地使用的设计方案和改进方案是从属权利要求的主题。按本专利技术的用于测定陆上汽车当前横摆角和当前侧滑角的方法利 用了行驶状态传感装置、驶偏传感器以及定位系统，它们存在于陆上 汽车中。所述定位系统不仅可以是卫星发射机辅助定位系统，而且也可以是用陆地上的发射机工作的定位系统，或者也可以是由这两种方 案组合得到的定位系统。在利用由这些系统提供的数据的情况下，首先借助于由汽车内部 的行驶状态传感装置和/或驶偏传感器提供的传感器数值来求出陆上汽 车的至少一个侧滑角特性参数。此外，求出当前的速度矢量角，该速度矢量角作为在用所述定位 系统的数值求出的陆上汽车速度矢量与固定在地上的轴线之间的角度 来求出。将至少一个求出的側滑角特性参数与至少一个规定的特性参数极 限值进行比较。如果所述侧滑角特性参数低于特性参数极限值，那就将当前横摆 角调整到当前的速度矢量角，其中借助于由汽车内部的行驶状态传感装置和/或所述驶偏传感器提供的传感器数值来求出当前的侧滑角。在 此，只要所述側滑角与陆上汽车车身的另一个点有关就将该侧滑角换 算到汽车的重心。如杲所述侧滑角特性参数超过所述特性参数极限值，那就借助于 由所述驶偏传感器在先前调整到速度矢量角的基础上通过连续的数值 积分提供的传感器数值来求出当前横摆角，并且作为在如此求出的陆 上汽车横摆角和当前的速度矢量角之间的差来求出所述侧滑角。按本专利技术的用于计算陆上汽车的行驶动力学数据的装置设置用于 采集和处理布置在汽车内的行驶状态传感装置、驶偏传感器以及定位 系统的数据并且装备有计算单元，该计算单元则具有用于按照所描述 的方法来测定陆上汽车的当前橫摆角和当前侧滑角的功能单元。本专利技术允许即使在车内没有额外的传感装置如第二定位系统或路 面识别系统的情况下可靠地并且以足够的精度求出所述侧滑角，如果 所述侧滑角在几秒范围内具有大的数值。与此同时，在长时间间隔内 可靠地确定汽车的横摆角，并且在短的时间间隔内对在积分过程中出 现的数值偏差进行调整。除此以外，可以用所述方法对惯性传感器尤 其是驶偏传感器的功能效率进行监控。以有利的方式在规定的时间间隔(zi)内或者比如在根据当前行 驶状况变化的时间间隔(zi)内重复在求出当前橫摆角及侧滑角的过程中的各个步骤。由此可以按需要利用按本专利技术的装置本文档来自技高网...

【技术保护点】
用于借助于行驶状态传感装置（ＦＺＳ）、驶偏传感器（ＧＲＳ）以及定位系统（ＰＢＳ）来测定陆上汽车（ＬＦ）的当前横摆角（ψ）以及当前侧滑角（β）的方法，具有以下方法步骤：－借助于由汽车内部的行驶状态传感装置（ＦＺＳ）和／或驶偏传感器（ＧＲＳ）提供的传感器数值来求出陆上汽车（ＬＦ）的至少一个侧滑角特性参数（Ｋ↓［β］）；－求出当前的速度矢量角（γ），该速度矢量角（γ）作为在用所述定位系统（ＰＢＳ）的数值求出的陆上汽车（ＬＦ）速度矢量（Ｖ↓［Ｇ］）和固定在地上的轴线（Ｘ↓［Ｅ］）之间的角度来求出；－将所述至少一个侧滑角特性参数（Ｋ↓［β］）与至少一个规定的特性参数极限值（Ｇ↓［β］）进行比较；其中－在低于所述特性参数极限值（Ｇ↓［β］）时－将当前横摆角（ψ）调整到当前的速度矢量角（γ），并且－借助于由汽车内部的行驶状态传感装置（ＦＺＳ）和／或所述驶偏传感器（ＧＲＳ）提供的传感器数值来求出当前的侧滑角（β）；－在超过所述特性参数极限值（Ｇ↓［β］）时－借助于由所述驶偏传感器（ＧＲＳ）在先前调整到速度矢量角（γ）的基础上通过连续的数值积分提供的传感器数值来求出当前横摆角（ψ），并且－作为在如此求出的陆上汽车横摆角（ψ）和当前的速度矢量角（γ）之间的差来求出所述侧滑角（β）。...

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：A琼格，A迈耶，P特里普勒，
申请(专利权)人：欧陆汽车有限责任公司，
类型：发明
国别省市：DE[]