[发明专利]全工况车载路面坡度估算装置和方法

说明书

本发明公开了一种全工况车载路面坡度估算装置和方法。本发明为了估算车辆行驶过程中的路面坡度，采集车辆的悬架高度信号、纵向速度信号、纵向加速度信号、侧向加速度信号、横摆角速度信号和转向盘转角，考虑了车体姿态和车辆侧向运动对使用加速度重力分量估算方法的影响，与现有方法相比，能够消除车体姿态与实际纵向加速度计算造成的估算误差，即使车辆处于纵向加速度快速变化、剧烈转向等动态工况，或处于大坡度路面上，该算法也具有良好的估算精度，能够适应车辆正常行驶的各种工况。

技术领域

本发明属于汽车电子技术领域，尤其涉及一种全工况车载路面坡度估算装置和方法。

背景技术

随着汽车电控系统智能化、集成化的发展，电控系统功能越来越复杂，所需要的车辆状态和道路信息也越来越多。而实时的道路坡度，就是道路信息中很重要的一个，对提升汽车的智能化和信息化有很重要的意义。比如，对于智能汽车的速度控制补偿、导航信息辅助以及车辆的安全性和操纵稳定性控制都非常重要；而对于越野车辆，在非公路环境行驶时坡度信息对于驾驶安全性影响很大，很多电控系统也需要根据坡度信息进行补偿控制。但是由于难以安装传感器直接采集，因此需要通过控制算法进行估算。

现在常用的实时车载路面坡度估算方法主要有基于加速度重力分量的估算方法和基于纵向动力学中坡度分量的估计方法。

其中，加速度重力分量估算方法的问题：

(1)无法剔除悬架动态变化产生的影响，由于其输入信号加速度传感器安装在车架上，所以实际估算的是车辆底盘的姿态角，受到车辆底盘姿态的影响较大。因此在加速减速工况和越野工况，估算效果差。

(2)在转弯工况下，由于有质心侧偏角的存在，加速度传感器的测量方向与车辆速度方向不同，导致加速度传感器测量出的不是车辆实际行驶加速度，也会严重影响坡度估算的精度。

基于纵向动力学中坡度分量的估算方法的问题：

(1)其使用的纵向加速度传感器信号也会受到悬架姿态的影响；

(2)道路阻力会明显影响估算结果，因此越野环境下特别是沙地、雪地等路况的估算误差较大；

(3)在转弯工况下，同样由于质心侧偏角影响坡度估算的精度。

即现有的实时道路坡度估算方法，都不能剔除悬架姿态对坡度估算造成的误差，也不能解决转弯工况的坡度估算甚至还会受到环境的影响。而在试验测试中发现，一辆轴距3m的越野车，在车辆动态过程中，前后悬架差会超过0.2m，造成约6.7°的悬架姿态误差，直接会影响坡度估算精度；而路面滚动阻力系数在不同路面上的差异也很大。因此，现有方法难以适用于车辆行驶过程中的全部工况。

因此本发明旨在提出一种全工况可用的、能够适应车辆姿态变化和环境变化的车载实时路面坡度估算方法。

发明内容

针对上述问题，本发明的目的是提供一种能够在全工况下准确估计路面坡度的车载实时估算装置和方法，能适应车辆动态过程和环境的变化。

本发明解决技术问题采用如下技术方案：一种全工况车载路面坡度估算装置，其包括：

左前悬架传感器，用于采集左前悬架高度信号h_fl，并将左前悬架高度信号h_fl发送给电子控制单元；

右前悬架传感器，用于采集右前悬架高度信号h_fr，并将右前悬架高度信号h_fr发送给电子控制单元；

左后悬架传感器，用于采集左后悬架高度信号h_rl，并将左后悬架高度信号h_rl发送给电子控制单元；

右后悬架传感器，用于采集右后悬架高度信号h_rr，并将右后悬架高度信号h_rr发送给电子控制单元；