学习集成到车辆引擎的电子控制单元的三轴加速度计的角位置制造技术

公开了用于学习具有三个测量轴的加速度计相对于车辆的参考轴的角位置的方法，该加速度计被集成到车辆引擎的电子控制单元。所述方法是基于以下事实：使得电子控制单元的计算机能够基于针对使用者施加给车辆的各位置而测得的加速度值来推导出该角位置。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】学习集成到车辆引擎的电子控制单元的三轴加速度计的角位置
本专利技术总体上涉及借助于车载加速度计、并且更特别地借助于集成到车辆引擎的电子控制单元的加速度计来检测车辆倾斜度的方法。本专利技术更具体地涉及使得三轴加速度计能够确定其参考取向的方法，所述三轴加速度计旨在测量其所安装于其中的车辆的倾斜度，然后可以从所述参考取向来进行车辆的所有倾斜度测量。可以将该操作称为学习程序。本专利技术特别是在摩托车类型的车辆（简称“摩托车”）中找到应用，摩托车例如有两个车轮并配备有安全系统，该安全系统使得能够在检测到摩托车摔倒时停止引擎。
技术介绍
为了改善驾驶员的安全性，许多机动化车辆如今配备有可以一检测到危急情况就直接作用于车辆操作而无需驾驶员干预的系统。例如，对于某些机动车就是这种情况，当与正面障碍物的测得距离急剧减小时，会自动触发紧急制动。对于摩托车来说也是这种情况，当达到侧向倾斜度、即相对于竖直方向（此处由重力方向定义）的倾斜度的极限值时——这类似于摩托车摔倒——引擎会自动停止。在后一种情况下，旨在改善驾驶员安全性的自动动作的触发是基于摩托车侧向倾斜度的实时测量，以便每时每刻都确定是否应将该情况视为对于驾驶员危险或不危险。通常，这样的倾斜度测量是借助于专用的自主传感器进行的，即独立传感器（英语为“standalone（独立式）”），其固定在摩托车的车架或底盘上。该传感器对摩托车车架的运动做出反应。基于由该传感器生成的并且被传输到引擎控制计算机的信息，当超过侧向倾斜度阈值时，引擎控制计算机能够引起引擎及其燃料供应的停止。通常，当摩托车例如在大于时间阈值的某个持续时间期间到达相对于竖直方向大于60°的侧向倾斜度时，引擎停止。实际上认为，超过这样的角度必然意味着摩托车摔倒，并且在这种情况下，最好停止引擎及其燃料供应，以降低与驱动轮和其传动链的旋转相关的风险、以及机器着火的风险。这于是改善了驾驶员及其周围环境的安全性。此外在某些国家，法规规定了此功能。为了能够实现此功能，通常诉诸于固定在车辆底盘上的机械型传感器，其中载重（例如滚珠）根据车辆的倾斜度移动，并在达到给定的倾斜度时闭合电触点。这些载重的惯性于是决定了传感器对车辆倾斜度的灵敏度、以及角度测量的准确度。这些传感器尤其广泛地用于仅配备有点火装置和由机油泵供应的化油器的摩托车、以及配备有通过加压燃料喷射控制引擎运行的电子控制单元的摩托车。在第一种情况下，传感器与布置在点火电路中的开关型装置相关联，以在到达极限倾斜角度时直接切断对火花塞的高电压供应并导致停止对引擎的燃料供应。在第二种情况下，传感器将测量信息传输到电子控制单元，电子控制单元在到达极限倾斜角度时停止引擎并切断对燃料泵的供电，以消除喷射回路中的压力。无论涉及哪种车辆，将这样的传感器安置在机动化车辆的底盘处不仅牵涉到固定约束，以确保其取向随时间的稳定性，而且还牵涉到与传感器本身的尺寸以及与将传感器连接到与之配合的车辆元件所需的连接有关的集成约束。然而，尤其是对于某些轻型车辆，如例如某些摩托车，这种类型的约束可能会造成严重阻碍。此外，这样的独立式倾斜角度传感器本身就是其直接成本和与其连接相关的成本在相关安全功能的总成本中占比较大的元件。为了应对上述问题，已知以下事实：使用以集成电子部件形式在硅上制成的加速度计来测量相对于并入其的电子装置的竖直方向的倾斜度。对于其喷射引擎由电子控制单元（或英语的“ElectronicControlUnit”，ECU）控制的轻型车辆，可以将电子部件集成到此ECU中。该解决方案具有紧凑和轻便的优点，并且特别适用于某些机动化车辆，如例如摩托车、小轮摩托车或高尔夫球车。实际上，这样的加速度计可以具有仅几毫米的数量级或甚至更小的尺寸，从而其集成可以直接在电子电路板（carteélectronique）上或甚至在ECU的单片计算机芯片中完成，因此不表现出任何值得注意的尺寸也不需要特定的连接。专利申请EP1184233A1公开了这样的系统。该文档中描述的创新涉及直接集成在摩托车ECU中的加速度计，以测量其侧向倾斜度，从而能够检测出其可能的摔倒。使用集成的加速度计代替ECU外部的机械型传感器具有以下优点：提供了良好的测量准确度，并减少了与这样的倾斜度传感器相关的尺寸和成本。此外，在该申请中描述的情况中，在ECU内实施加速度计还使得能够使用由加速度计进行的测量来检测车辆与障碍物之间可能发生的碰撞。然而，尽管其优势明显，但直接将加速度计安置在控制车辆引擎的ECU中仍存在一个主要缺点：它要求遵守非常严格的车辆中的位置的约束、以及并入了加速度计的计算机在三维空间中的取向的约束。实际上，车辆的倾斜角度是相对于竖直方向测量的，因此传感器必须被布置成（即，必须相对于车辆的参考轴被定向成）当车辆本身完全竖直时使这些测量轴之一与重力的方向重合。此外，无论是相对于两个轴还是三个轴进行测量的加速度计（于是分别称为二轴或三轴加速度计），情况都是如此。因此，必须在安装期间确保ECU的严格角度定位，以使加速度计的测量轴之一的方向与重力方向以非常小的误差重叠。该约束造成更多损失之处在于，取决于用于ECU原始安装的固定类型以及取决于更换ECU的需要、或者为了对车辆进行维修或维护而进行的拆卸/重新安装操作的意愿，加速度计相对于车辆的取向可能会略有变化。于是，一旦没有或不再严格遵守加速度计的适当的角定位，这就可能使后来进行的所有倾斜度测量出错。还已知专利申请EP3031707，其涉及使得能够确定摩托车的倾覆的方法和控制单元。电子控制单元集成了处理装置，该处理装置使用沿三个测量轴X、Y、Z的三个加速度值ax、ay和az来确定摩托车的可能翻倒（basculement）（摔倒）。通过组合沿三个测量轴X、Y、Z的三个加速度值ax、ay、az可以知道加速度向量的空间取向，因此可以知道摩托车和加速度向量的空间取向以及三轴加速度计传感器16相对于摩托车的空间取向。执行“唯一的”校准步骤（通常在摩托车安装流水线结束时），其中，学习三轴加速度计传感器的实际测量，从而能够补偿由于电子部件的结构散落以及安装不准确而引起的系统性误差。特别地，在该“唯一的”检定步骤期间，将摩托车布置在预定的检定位置，根据该位置，摩托车通常是竖直的，从而使纵向加速度ax的值和横向加速度ay的值等于零，并且沿竖直轴Z的加速度az等于预定检定位置的重力加速度。本专利技术旨在消除或至少减轻现有技术的上述缺点的全部或部分，并提出对该现有技术的改进。
技术实现思路
为此，本专利技术的第一方面提出了一种用于学习具有三个测量轴的加速度计相对于车辆的参考轴的角位置的方法，该加速度计被集成到车辆引擎的电子控制单元，所述电子控制单元包括计算机，该计算机被适配成在操作中从加速度计连续取回加速度向量，加速度向量包括分别沿着加速度计的三个测量轴X、Y、Z测得的三个加速度值x、y、z，所述方法包括：•在所确定的第一持续时间期间，使车辆保持在一定的角位置，以使车辆的参考轴与竖直方向完全或基本对齐，并由计算机基于由加速度计在所述第一持续时本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.用于学习具有三个测量轴的加速度计（102）相对于车辆（101）的参考轴（Z1）的角位置的方法，该加速度计被集成到车辆引擎的电子控制单元（501），所述电子控制单元包括计算机（502），该计算机被适配成在操作中从加速度计连续取回加速度向量，加速度向量包括分别沿着加速度计的三个测量轴（X、Y、Z）测得的三个加速度值（x、y、z），所述方法包括：/n• 在所确定的第一持续时间期间，使车辆保持在一定的角位置，以使车辆的参考轴（Z1）与竖直方向完全或基本对齐，并由计算机基于由加速度计在所述第一持续时间期间测得的加速度值的一系列三元组计算分别针对加速度计的三个测量轴中的每一个的三个平均加速度值；然后，/n• 由计算机计算角校正向量，该角校正向量是基于与加速度计相对于车辆参考轴的角位置相对应的三个角度值确定的，这三个角度值本身是基于在前一步骤中获得的三个平均加速度值而确定的；并且最后，/n• 将角校正向量存储在计算机的非易失性存储器中，以校正加速度计的角位置与车辆参考轴之间的偏差，以便后续基于加速度计产生的加速度测量值来确定车辆相对于竖直方向的角位置，/n其中，在第一持续时间期间并且当车辆被放置在基本平面的地面上时，操作者将车辆保持在基本竖直的角位置，并且该方法还包括：/n• 在第一持续时间期间，通过将称为补偿值的所确定的恒定代数值分别与三个平均加速度值中的每一个相加来补偿这三个平均加速度值两两之间的偏差，所述三个补偿值使得经所述三个补偿值补偿后的三个平均值基本彼此相等；然后，/n• 在第二持续时间期间，操作者使车辆在车辆的第一侧上相对于竖直方向倾斜大于所确定的第一角度阈值的角度，然后操作者使车辆翻倒到另一侧上，以便在所述翻倒之后获得相对于竖直方向的大于所确定的第二角度阈值的角度的倾斜，并且最终使用者使车辆重新置于基本竖直的位置；/n• 在第二持续时间期间，由计算机计算所测得的并经其各自的补偿值补偿之后的最大加速度值和最小加速度值之差，并确定称为车辆的参考位置的角位置，车辆的参考位置由针对所述差给出最小值的三个测得的加速度值来定义；以及，/n• 由计算机计算角校正向量，该角校正向量是基于与加速度计相对于车辆参考轴的角位置相对应的三个角度值确定的，这三个角度值是基于一方面由加速度计针对如在前一步骤中确定的车辆的参考位置测得的加速度值与另一方面针对车辆的基本竖直位置获得的平均加速度值之差。/n...

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】20180713 FR 18565051.用于学习具有三个测量轴的加速度计（102）相对于车辆（101）的参考轴（Z1）的角位置的方法，该加速度计被集成到车辆引擎的电子控制单元（501），所述电子控制单元包括计算机（502），该计算机被适配成在操作中从加速度计连续取回加速度向量，加速度向量包括分别沿着加速度计的三个测量轴（X、Y、Z）测得的三个加速度值（x、y、z），所述方法包括：
•在所确定的第一持续时间期间，使车辆保持在一定的角位置，以使车辆的参考轴（Z1）与竖直方向完全或基本对齐，并由计算机基于由加速度计在所述第一持续时间期间测得的加速度值的一系列三元组计算分别针对加速度计的三个测量轴中的每一个的三个平均加速度值；然后，
•由计算机计算角校正向量，该角校正向量是基于与加速度计相对于车辆参考轴的角位置相对应的三个角度值确定的，这三个角度值本身是基于在前一步骤中获得的三个平均加速度值而确定的；并且最后，
•将角校正向量存储在计算机的非易失性存储器中，以校正加速度计的角位置与车辆参考轴之间的偏差，以便后续基于加速度计产生的加速度测量值来确定车辆相对于竖直方向的角位置，
其中，在第一持续时间期间并且当车辆被放置在基本平面的地面上时，操作者将车辆保持在基本竖直的角位置，并且该方法还包括：
•在第一持续时间期间，通过将称为补偿值的所确定的恒定代数值分别与三个平均加速度值中的每一个相加来补偿这三个平均加速度值两两之间的偏差，所述三个补偿值使得经所述三个补偿值补偿后的三个平均值基本彼此相等；然后，
•在第二持续时间期间，操作者使车辆在车辆的第一侧上相对于竖直方向倾斜大于所确定的第一角度阈值的角度，然后操作者使车辆翻倒到另一侧上，以便在所述翻倒之后获得相对于竖直方向的大于所确定的第二角度阈值的角度的倾斜，并且最终使用者使车辆重新置于基本竖直的位置；
•在第二持续时间期间，由计算机计算所测得的并经其各自的补偿值补偿之后的最大加速度值和最小加速度值之差，并确定称为车辆的参考位置的角位置，车辆的参考位置由针对所述差给出最小值的三个测得的加速度值来定义；以及，
•由计算机计算角校正向量，该角校正向量是基于与加速度计相对于车辆参考轴的角位置相对应的三个角度值确定的，这三个角度值是基于一方面由加速度计针对如在前一步骤中确定的车辆的参考位置测得的加速度值与另一方面针...

【专利技术属性】
技术研发人员：JL·弗雷莫，
申请(专利权)人：纬湃科技有限责任公司，
类型：发明
国别省市：德国;DE