机动车侧偏角的估计系统及估计方法技术方案

一种机动车侧偏角估计系统及估计方法，该系统包括：车轮角速度采集单元，方向盘角度传感器，其中还包括侧偏角估计单元；车轮角速度采集单元包括右前轮角速度传感器、左前轮角速度传感器、右后轮角速度传感器和左后轮角速度传感器；侧偏角估计单元与所述的车轮角速度采集单元和方向盘角度传感器电连接。采用本系统估计机动车侧偏角的方法，省去了昂贵的器件，使机动车计算侧偏角的成本下降。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种，属于机动车控制领域。
技术介绍
机动车的侧偏角是机动车操纵稳定性控制中相当重要的参数，但却往往不能用传感器直接测量得到。通常需要利用各种传感器测量其它相关的参数，结合一定的算法才能估计出机动车的侧偏角。在美国专利USP 6681180给出了常用的机动车计算侧偏角的方法。该专利的一个实施例包括安装在机动车车身(vehicle)10上的一个GPS接收机(GPS receiver)22、两个天线(antenna)26和28以及陀螺仪(gyroscope)34。天线26接收卫星16A和16B的载波20A和20B可以确定机动车的水平方向的速度V′。利用天线26和天线28可以确定机动车的方位角(heading angle)ψ。陀螺仪34用来测量机动车的横摆角速度(yaw rate)。设天线26的位置为A点，机动车车身上任意一点的位置为P点，那么可以由下式得到P点的速度 式中，VP是P点的速度矢量，VA＝V′是A点的速度矢量，即天线26测得的速度， 是机动车的角速度矢量，包括横摆角速度(yaw rate)分量、俯仰角速度(pitch rate)分量和侧倾角速度(roll rate)分量， 是A点和P点的距离矢量。通常俯仰角速度分量和侧倾角速度分量可以忽略，因此只需要陀螺仪34测量机动车横摆角速度即可。同样，垂直方向的距离分量也被忽略了，只考虑距离矢量在水平面内的投影。因为机动车坐标系x-y坐标系和大地坐标系X-Y坐标系之间存在的夹角ψ(即机动车的方位角)可以测得，因此在大地坐标系下的P点的速度VP可以换算成机动车坐标系上的两个分量——VxP和VyP，VxP是VP在x轴的投影，VyP是VP在y轴的投影。因此机动车车身上任意一点P的侧偏角(sideslip angle)βP可由下式求得βP=tan-1(VyPVxP)---(2)]]>以两轮机动车模型为例，设前轮所在位置的车身的侧偏角为βf，后轮所在位置的车身的侧偏角为βr，前轮转向角为δ，后轮不可转向，那么前轮轮胎的侧偏角为αf＝βf-δ (3)后轮轮胎的侧偏角为αr＝βr(4)如上所述可以测得机动车的侧偏角，但是这种方法需要价格较昂贵陀螺仪，在经济型机动车上无法使用，因此对机动车成本的降低十分不利。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种成本较低的。本专利技术提供的机动车侧偏角估计系统包括车轮角速度采集单元20，方向盘角度传感器50，其中还包括侧偏角估计单元60，所述的车轮角速度采集单元20包括右前轮角速度传感器21、左前轮角速度传感器22、右后轮角速度传感器23、左后轮角速度传感器24；所述的侧偏角估计单元60与所述的车轮角速度采集单元20和方向盘角度传感器50电连接。一种采用本专利技术所述系统进行机动车侧偏角估计的方法，包括(1)进行各个传感器信号的采集，从右前轮角速度传感器采集右前轮角速度w1，从左前轮角速度传感器采集左前轮角速度w2，从右后轮角速度传感器采集右后轮角速度w3，从左后轮角速度传感器采集左后轮角速度w4，从方向盘角度传感器采集方向盘角度φ；(2)根据公式(1)计算机动车前轮的转向角δ，其中，k为转向系统减速比；δ＝/k(1)(3)根据公式(2)、(3)、(4)计算中间变量a、b和c，其中，T为机动车轮距；a＝sinδ， (2)b＝cosδ， (3)c=w3-w4T---(4)]]>(4)根据公式(5)、(6)计算右前轮侧偏角α1和左前轮侧偏角α2；α1=bw1-w3aw1---(5)]]>α2=bw2-w4aw2---(6)]]>(5)根据公式(7)、(8)计算右后轮侧偏角α3和左后轮侧偏角α4，其中，L为机动车轴距。α3=bw1α1+aw1-cLw3---(7)]]>α4=bw2α2+aw2-cLw4---(8)]]>本专利技术提供的系统和采用本系统估计机动车侧偏角的方法，省去了昂贵的陀螺仪，使机动车计算侧偏角的成本下降。特别是，在具有ABS和ESP的机动车上不需添加任何硬件，使其可以在经济型机动车上得到应用，解决了计算机动车侧偏角需要昂贵的器件的问题。附图说明图1是根据本专利技术的机动车侧偏角估计系统的组成示意图；图2是表示四轮机动车的运动学关系的示意图；图3是表示四轮机动车的侧偏角估计系统结构示意图；图4是表示侧偏角估计单元进行侧偏角估计的步骤。具体实施例方式下面结合附图和具体实施例对本专利技术作进一步说明按照本专利技术提供的机动车侧偏角估计系统，如图1所示，包括车轮角速度采集单元20，方向盘角度传感器50，其中还包括侧偏角估计单元60，所述的车轮角速度采集单元20包括右前轮角速度传感器21、左前轮角速度传感器22、右后轮角速度传感器23、左后轮角速度传感器24；所述的方向盘角度传感器50，用于测量方向盘转动角度；所述的侧偏角估计单元60与所述的车轮角速度采集单元20和方向盘角度传感器50电连接，用于计算机动车侧偏角。图2所示的是四轮机动车的运动学关系，图中各个符号所代表的含义如下所示 X——机动车的X轴，即机动车的纵向，Y——机动车的Y轴，即机动车的横向，δ——前轮的转向角，α1——右前轮侧偏角，α2——左前轮侧偏角，α3——右后轮侧偏角，α4——左后轮侧偏角，V1——右前轮车轮中心的速度，V1x——右前轮车轮中心的纵向速度，即右前轮车轮中心的速度V1在X轴上的分量，V1y——右前轮车轮中心的横向速度，即右前轮车轮中心的速度V1在Y轴上的分量，V1w——右前轮车轮中心的速度V1在右前轮车轮平面上的分量，V2——左前轮车轮中心的速度，V2x——左前轮车轮中心的纵向速度，即左前轮车轮中心的速度V2在X轴上的分量，V2y——左前轮车轮中心的横向速度，即左前轮车轮中心的速度V2在Y轴上的分量，V2w——左前轮车轮中心的速度V2在左前轮车轮平面上的分量，V3——右后轮车轮中心的速度，V3w＝V3x——右后轮车轮中心的速度V3在右后轮车轮平面上的分量，等于右后轮车轮中心的速度V3在X轴上的分量，即右后轮车轮中心的纵向速度，V3y——右后轮车轮中心的横向速度，即右后轮车轮中心的速度V3在Y轴上的分量， V4——左后轮车轮中心的速度，V4w＝V4x——左后轮车轮中心的速度V4在左后轮车轮平面上的分量，等于左后轮车轮中心的速度V4在X轴上的分量，即左后轮车轮中心的纵向速度V4y——左后轮车轮中心的横向速度，即左后轮车轮中心的速度V4在Y轴上的分量，T——左右车轮的轮距，其值可从机动车的使用说明书中获得，并可预先存入机动车的存储器中，L——前后车轴的轴距，其值可从机动车的使用说明书中获得，并可预先存入机动车的存储器中，Wr——机动车的横摆角速度。如图3所示，四轮汽车的右前轮11、左前轮12、右后轮13和左后轮14的旁边分别安装有右前轮角速度传感器21、左前轮角速度传感器22、右后轮角速度传感器23和左后轮角速度传感器24。方向盘30的转向杆40上安装有方向盘角度传感器50。车轮角速度传感器21、22、23和24将采集到的车轮11、12、13和14的转速信号传送到侧偏角估本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种机动车侧偏角估计系统，包括：车轮角速度采集单元，方向盘角度传感器，其中，还包括侧偏角估计单元；车轮角速度采集单元包括右前轮角速度传感器、左前轮角速度传感器、右后轮角速度传感器和左后轮角速度传感器；侧偏角估计单元与所述的车轮角速度采集单元和方向盘角度传感器电连接。

【技术特征摘要】
1.一种机动车侧偏角估计系统，包括车轮角速度采集单元，方向盘角度传感器，其中，还包括侧偏角估计单元；车轮角速度采集单元包括右前轮角速度传感器、左前轮角速度传感器、右后轮角速度传感器和左后轮角速度传感器；侧偏角估计单元与所述的车轮角速度采集单元和方向盘角度传感器电连接。2.根据权利要求1所述的机动车侧偏角估计系统，其中，所述的车轮角速度采集单元包括在配置有ABS的机动车中ABS的右前轮角速度传感器、左前轮角速度传感器、右后轮角速度传感器和左后轮角速度传感器。3.根据权利要求1所述的机动车侧偏角估计系统，其中，所述的方向盘角度传感器为配置有ESP的机动车中的ESP的方向盘角度传感器。4.根据权利要求1所述的机动车侧偏角估计系统，其中，所述的侧偏角估计单元为执行计算侧偏角算法的单片机。5.根据权利要求4所述的机动车侧偏角估计系统，其中，所述的侧偏角估计单元为执行计算侧偏角算法的电子控制单元。6.根据权利要求4所述的机动车侧偏角估计系统，其中，所述的侧偏角估计单元为配置有ABS的机动车中ABS中的执行计算侧偏角算法的单片机。7.一种采用权利要求1所述侧偏角估计系统估计机动车侧偏角的方...

【专利技术属性】
技术研发人员：宋佑川，
申请(专利权)人：比亚迪股份有限公司，
类型：发明
国别省市：94[中国|深圳]