[发明专利]用于车辆电子稳定程序的基于激光二极管的自混合传感器

说明书

技术领域

本发明总体涉及车辆动态的测量。更具体而言，本发明涉及用于电子稳定系统的光学传感器。

背景技术

车辆稳定性由轮胎牵引力和车辆的扭矩及离心力之间的平衡确定。突破车辆稳定性极限导致车辆的侧向滑移。

DE325639A1公开了一种用于机动车辆的防滑系统，该防滑系统采用激光多普勒传感器来检测汽车的侧向漂移或者其真实的对地速度。然而，在车辆车身侧滑角以及前和后轮胎偏离角超过某种阈值的情况下，会出现车辆稳定性的临界条件。从当前的电子稳定程序（ESP）传感器集群尚无法获得这三种参数中的任何一种。

发明内容

因此本发明的目的是改进电子稳定性控制系统。

此目的是通过各独立权利要求的主题来解决的。本发明有利的改进的地方在从属权利要求中定义。

车辆的侧滑角、前和后轮胎偏离角、偏航率（yaw rate）和侧向加速率（acceleration rate）可以从根据本发明装置的自混合激光器传感器中明确地导出。

可以进一步采用基于偏航率、转弯半径和轮胎偏离角分析的三种标准来检测转向不足或过度转向的出现，这使得能够简化车辆电子稳定程序。

为此目的，提供了一种用于确定车辆动态条件的光学传感器装置，包括

- 具有至少一个激光二极管的第一激光器装置，所述第一激光器装置安装在车辆上的第一位置，使得激光以斜角照射在道路表面，以及

- 具有至少一个激光二极管的第二激光器装置，所述第二激光器装置安装在车辆上的第二位置，使得激光以斜角照射在道路表面，其中所述第一和所述第二位置沿着道路表面是侧向分隔的。所述光学传感器装置还包括

- 至少一个检测器，用于检测所述激光二极管的激光强度的自混合振荡，

以及

- 数据处理装置，用于根据每个所述激光二极管的自混合激光强度振荡计算正向、侧向和/或垂直速度，以及用于确定至少一种下述参数

- 车辆车身侧滑角，

- 轮胎偏离角，

- 所述车辆的偏航率，

- 所述车辆的俯仰或滚转速率，

- 转弯半径，和

- 过度转向或转向不足条件。

传统ESP需要来自至少四种类型的传感器的输入，即转向角传感器、侧向加速度传感器、车辆偏航率传感器和车轮旋转传感器。本发明涉及基于激光二极管的，优选地基于VCSEL的自混合干涉激光传感器，该激光传感器能够明确地测量车辆车身偏离角和轮胎偏离角。当前的ESP传感器无法明确地测量这些参数。

优选地，每个激光器装置测量纵向或正向速度分量、侧向速度分量和/或垂直速度分量。为此目的，每个激光器装置包括至少两个激光二极管，优选地VCSEL。激光二极管定位为使得激光二极管的光束以不同方位角从激光器装置发射，使得光束具有沿着驱动方向和垂直于驱动方向的方向分量。由于使用了以不同方位角照射在道路表面的至少两个光束，可以由检测器从激光二极管的自混合振荡提取正向和侧向速度分量，使得数据处理装置能够计算每个激光器装置的正向和侧向速度。

在外部反射表面布置在激光的光学路径内而获得外部腔体的情况下，出现激光自混合。调谐该外部腔体导致对激光平衡条件的重新调节并且因此导致激光输出功率的可检测变化。典型地是波动或振荡形式的这些变化是在半激光波长的距离上作为外部反射表面的位移函数重复的。波动频率因此与外部反射器的速度成比例。

另外优选的是将第一和第二激光器装置安装在沿着车辆的正向方向分隔开的不同位置。例如，一个激光器装置可以安装在车辆的前部或其前轴并，另一激光器装置安装在车辆的重心或重心附近，或者通常安装在车辆的前轴和后轴之间。由于该布置对于某些参数例如偏航率的灵敏度随着距离而增大，优选地将传感器安装在前轴和后轴之间距离的至少四分之一，特别优选地至少三分之一的距离处。

根据另一改进，采用沿着车辆的正向方向分隔开的三个激光器装置。例如，一个传感器可以安装在车辆的前部或前轴处或附近，另一激光器装置安装在重心附近或者安装在所述前轴和后轴之间，并且第三激光器装置安装在车辆的后部或其后轴处。

如果两个激光器装置的侧向速度可以由数据处理装置计算，数据处理装置可以进一步根据侧向速度的微分确定偏航率。具体而言，如果前轴转向的车辆以给定偏航率行驶通过弯道，前部侧向速度大于后部侧向速度。如果两个激光器装置安装在横切正向方向的不同位置，例如安装在车辆的左侧和右侧上，也将出现侧向速度的微分。