[發明專利]一種車輛加速度及所處坡度的測量裝置與計算方法

在審

• 申請號: 201710441892.2
• 申請日: 2017-06-13
• 公開（公告）號: CN107132377A
• 公開（公告）日: 2017-09-05
• 發明（設計）人: 李占江;高超;任鋼;黃葳;孫陽
• 申請（專利權）人: 南京越博動力系統股份有限公司
• 主分類號: G01P15/00
• 分類號: G01P15/00;G01P3/00;G01C9/00
• 代理公司: 北京中海智圣知識產權代理有限公司11282
• 代理人: 白鳳武

技術領域

本發明屬于車輛行駛參數測量技術領域，具體涉及一種車輛加速度及所處坡度的測量裝置與計算方法。

背景技術

隨著電動汽車行業的不斷發展，人們對于動力性、續航里程以及乘車體驗的要求越來越高，以往車輛通過輪速計算車輛的加速度或者通過加速度傳感器測量車輛加速度，前者計算得到的數據誤差較大，后者加速度傳感器受車輛所處坡度的影響，當車輛處在坡道上時無法區分實際加速度和坡度信息，因此控制單元無法準確采集車輛的實際加速度和車輛所在坡度大小，進而無法對動力輸出進行有效調整。例如，中國專利文獻CN00112880.9公開了一種高速自適應加速度及坡度測量傳感器，其根據平衡力學原理，在基于立體坐標三軸軸心為中心的互垂型導軌軸上分別安裝上彈簧聯動的平衡滑塊m₁和固定重平衡塊m₂，并通過互垂型修正關節與基座相連；根據加速度平衡公式aml＝p’L和自適應平衡公式am₁gL＝am₂h實現具有環境自修正能力的加速度測量；并利用其自修正機構進行坡度測量。但其缺陷是，雖然其在互垂型導軌軸上分別安裝上彈簧聯動的平衡滑塊m₁和固定重平衡塊m₂，但由于平衡滑塊m₁和固定重平衡塊的一端本身也會有摩擦力，并且本身在車輛加速時也會受到影響，因此，該裝置并不能準確采集車輛的實際加速度和車輛所在坡度。

雖然現在也出現了同時利用加速度傳感器和坡度傳感器測量車輛加速度和坡度的技術，但目前市場上的加速度傳感器和坡度傳感器在實際使用過程中無法將二者區分開來，換句話說，實際的加速度為零的情況下若有坡度變化，加速度傳感器輸出也會隨著變化。實際坡度不變的情況下若有加速度的變化，坡度傳感器也會隨之變化。當實際加速的和實際坡度同時變化時就無法區別開兩者的實際大小。

針對上述問題，現在亟需一種能夠準確測量并區分車輛實際加速度和所處坡度的裝置和計算方法。

發明內容

本發明的目的是針對現有技術的不足，提供一種車輛加速度及所處坡度的測量裝置與計算方法，能夠有效測量和區分車輛實際加速度和所處坡度。

本發明解決問題的技術方案是：提供一種車輛加速度及所處坡度的測量裝置，包括加速度傳感器、陀螺儀傳感器、微控制器、電源模塊和通信模塊，所述加速度傳感器、陀螺儀傳感器、電源模塊和通信模塊分別與微控制器相連，所述加速度傳感器為兩軸式或三軸式。

進一步地，所述陀螺儀傳感器為一軸或多軸陀螺儀傳感器。

進一步地，所述微控制器還連接有溫度傳感器，所述微控制器內部設有溫度補償芯片。所述溫度傳感器用于檢測所述測量裝置的環境溫度，所述溫度補償芯片用于計算加速度傳感器輸出量隨溫度的變化并對加速度傳感器輸出量進行溫度補償。

進一步地，所述測量裝置設有外殼，所述外殼上設有減震器，所述減震器能夠降低振動對測量裝置的影響，提高測量準確度。

一種車輛加速度及所處坡度的計算方法，包括如下步驟：

(1)設定車輛前進方向為y軸，車輛底盤的垂直方向為z軸；

(2)計算加速度實際值a_實際值：

(2.1)通過加速度傳感器沿y軸方向測得實時的加速度測量值a_測量值；

(2.2)通過加速度傳感器沿z軸方向測得實時的坡度測量值的絕對值|θ_測量值|；

(2.3)計算車輛的加速度實際值：

當車輛處于上坡狀態時：加速度實際值a_實際值＝a_測量值-g×sin|θ_測量值|；

當車輛處于下坡狀態時：加速度實際值a_實際值＝a_瀏量值+g×sin|θ_瀏量值|；

其中，g為重力加速度；

(3)計算車輛所處的實際坡度值：

(3.1)在車輛啟動時通過加速度傳感器沿y軸測得初始坡度值θ₀，并用加速度傳感器沿z軸的坡度測量值進行校對；

(3.2)通過陀螺儀傳感器沿y軸測得坡度變化的角速度ω，進而計算坡度變化值△θ，計算公式為：

其中，t表示時間，t₀表示初始時間；

(3.3)計算車輛所處的實際坡度值：θ＝θ₀+△θ。