用于确定车辆的倾斜位置的方法和装置与流程

本发明涉及一种用于确定车辆尤其机动车的倾斜位置的方法以及一种用于实施所述方法的装置。

背景技术：
车辆的倾斜位置一般通过摆动角φ来描述。从现有技术中知道，借助于摆动比率传感器来首先测量车辆的摆动比率W并且通过对于所述摆动比率的随后的积分来确定所述摆动角φ。但是如此确定的数值仅仅代表着一个值Δφ，所述摆动角在积分阶段中以该值为幅度发生了变化。与此相反，不知道在积分开始时的起始值φ0（偏移）。因此，所计算的摆动角φ拥有偏移误差。另外，所有出现的误差合计，因为相应地将所述摆动角的变化相加成为当前的数值。所述摆动比率由此并非长期稳定。因此，根据流行的方法来适当地确定所述摆动角φ的做法要求其它的用于进行摆动角确定的方法，比如在使用偏转比率和车辆纵向速度的情况下采用的基于模型的方案，用于由此对偏移-误差进行补偿。一般来说，为了确定所述摆动角φ，不仅使用摆动比率传感器而且使用偏转比率传感器。所述摆动角φ而后一方面按照已经提到的积分方法来确定并且另一方面在考虑到偏转比率的情况下在模型基础上来计算。但是，这两种用于确定摆动角φ的方法在其精度方面具有一定的限制。由车辆系统最终使用的摆动角φ因此通过这两种方法的组合来求得。这种用于确定所述摆动角φ的方法要求两个转速传感器并且因此比较昂贵。

技术实现要素：
因此，本发明的任务是，提供一种方法和一种装置，利用所述方法或者说所述装置可以以更为简单的方式来确定车辆的倾斜位置。该任务按照本发明通过在独立权利要求中所提到的特征得到解决。本发明的其它的设计方案是从属权利要求的主题。按照本发明来建议，借助于转速传感器来检测具有摆动比率份额及偏转比率份额的转速ω，所述传感器的测量轴线相对于所述车辆的纵轴线倾斜了俯仰角β。最后从所述转速信号中计算所述摆动角φ。这样做的优点是，仅仅需要一个唯一的转速传感器，并且可以容易并且成本低廉地确定所述摆动角φ。所述传感器的测量轴线优选处于车辆坐标系的x-z平面中，其中x方向通过车辆的纵轴线来确定并且z方向通过车辆的竖轴线来确定。所述传感器因而不仅测量摆动比率份额而且测量偏转比率份额，但是不测量俯仰比率份额。所述转速传感器的测量信号ω在这种情况下是由摆动比率W和偏转比率G构成的混合信号并且可以以如下方法来表达：。前面提到的偏仰角β是围绕着车辆的横轴线的角度并且因而同样处于车辆坐标系的x-z平面中。按照本发明，所述测量轴线不是精确地沿着车辆的纵轴线（x轴）或者车辆的竖轴线（z轴）定向。换句话说，所述角度β可以不是精确地为+-0°、+-90°或者+-180°。没有必要是，所述传感器的测量轴线与车辆的纵轴线相交。也就是说所述传感器也可以布置在所述纵轴线的侧面。在摆动角确定的范围内，优选在使用偏转比率模型的情况下计算车辆的偏转比率G，所述偏转比率模型取决于摆动角φ。也就是说，所述偏转比率G从其它的传感器信号中在模型基础上来计算并且不是直接借助于偏转比率传感器来测量。通过这种方式，可以对所测量的转速ω的偏转比率份额（方程式（1））进行估算，并且可以推断出所测量的转速ω中的摆动比率份额。所述摆动比率最后可以用于确定所述摆动角。偏转比率-模型的一种特别简单的实施方式根据车辆的纵向速度v和横向加速度ay来求得所述偏转比率G。为此比如可以使用以下模型：其中g代表着重力加速度。横向加速度ay和纵向速度v可以以已知的方式用传感器来测量或者通过其它的方法来检测。尤其对于二轮车辆来说，横向加速度ay一般比较小并且在大多数的行驶情况中几乎可以设置到数值零。在这种情况下，还仅仅必须检测所述纵向速度v。但是，通过对于所述横向加速度的考虑可以改进所述方法的精度。如果现在将按方程式（2）的偏转比率代入方程式（1），则可以求解出所述摆动比率W。通过关于时间对所述摆动比率进行的积分，最后可以确定所述摆动角。按照本发明的一种优选的实施方式，以迭代的方法来计算所述摆动比率，其中为所述摆动角φ首先预先给定起始值并且而后在迭代的过程中始终重新求得所述摆动角φ。在迭代地求取所述摆动角φ时，在每个迭代的步骤中相应地将前一个迭代步骤的摆动角φn作为起点用于确定新的数值φn+1。一种简单的用于以迭代的方法来确定所述摆动角φ的可行方案在于，将所述摆动比率W的按时间的积分加到来自迭代步骤n的摆动角φn的数值上，其中所述摆动比率W(φn)是φn的函数。所述摆动角φn+1的新的数值比如从以下方程式中获得：。通过所述摆动比率W与所述摆动角W(φn)的相关性来引起这一点，偏移-误差随着每个迭代步骤而渐进地衰减。这通过以下方式来实现，即所述摆动角φn进入到所述摆动比率W(φn)的函数的相关性中并且至少一个取决于所述摆动角的项在表达式∫W(φn)dt中以相反的符号进入到所述积分中。如此计算的摆动角φ由此精确得多并且长期稳定。在求取所述摆动角φ时，可以额外地考虑到行车道信息。所述行车道信息比如可以是行车道平面的坡度或者其它对计算结果有影响的信息。所述行车道的坡度可以以已知的方式来测量或者估算。借助于这种信息可以对所述摆动角的计算进行校正。相应的情况适用于车辆的俯仰角和俯仰比率，所述俯仰角和俯仰比率可以考虑用于更为精确地确定所述摆动角。所述按本发明的方法比如可以在二轮车比如摩托车上来实施。按照本发明构成的用于实施所述方法的系统包括计算单元，比如控制仪，该计算单元除了所有其它的进入到计算中的参量之外还接收转速传感器的信息，所述转速传感器的测量轴线相对于所述车辆的纵轴线倾斜了俯仰角β，使得所述传感器信号具有摆动比率份额和偏转比率份额。最后借助于计算算法从所述转速信号中计算所述摆动角φ。附图说明下面借助于附图来示范性地对本发明进行详细解释。附图示出如下：图1是用于确定车辆的倾斜位置的方法的一种实施方式的示意性的方框图；并且图2是用于对具有摆动比率份额和偏转比率份额的转速进行检测的传感器的一种可能性的定向。具体实施方式图1示出了用于确定未详细示出的车辆比如摩托车的倾斜位置的方法的一种实施方式的示意性的方框图。在第一步骤S1中，用如在图2中示出的一样的转速传感器1来检测转速ω。所述转速传感器1比如可以是压电的或者微机械的传感器。所述传感器1的测量轴线2处于车辆坐标系的x-z平面中，其中x方向3通过所述摩托车的纵轴线来确定并且所述z方向4通过其竖轴线来确定。所述传感器因而不仅测量摆动比率份额而且测量偏转比率份额，但是不测量俯仰比率份额。所述转速传感器1的测量信号ω在所示出的装置中以以下方程式来获得：其中W是所述车辆的摆动比率W并且G是其偏转比率G。所述角度β在这种情况下是由所述测量轴线2和x轴3围成的角度。该角度同样处于所述车辆坐标系的x-z平面中并且优选比如为45°。作为替代方案，所述测量轴线也可以放到具有比如225°的角度的对置的象限中。在步骤S2中，在使用偏转比率模型的情况下计算所述车辆的偏转比率G，所述偏转比率模型取决于摆动角φ。为此比如可以使用以下模型：。在此所述参量ay是所述车辆的横向加速度并且v是所述车辆的纵向速度。所提到的参量可以以已知的方式用传感器来测量或者通过其它方法来确定。对于摩托车来说，所述横向加速度ay一般来说较小并且在大多数的行驶情况中可以近似地设置到数值零。在这种情况下，还仅仅必须检测纵向速度v。作为角度φn，在第一迭代步骤中，选择任意的处于-90°与90°之间优选0°的起始值。在第三步骤S3中，将来自方程式（2）的在模型基础上计算的偏转比率G代入到方程式（1）中并且求解出摆动比率W。从中获得以下关系式：。由此，作为所述摆动角φ的函数来求得所述摆动比率。最后，可以以迭代的方法来计算所述摆动角。如果在步骤S3中计算了新的摆动角φn+1，那就返回到步骤S1，并且测量转速ω，以所述转速ω来完成下一个迭代步骤。然后在步骤S2中当然使用最后在步骤S3中所计算的摆动角（φn=φn+1）。所述摆动角在几个迭代步骤之后不取决于所述起始值φ0。这是从W(φ)（参见方程式（4））包含一个负的取决于φ的项这种情况中得到的结果。所述方法由此长期稳定。除了前面所描述的步骤S1到S3之外，也还可以执行另一个步骤S4。在步骤S4中求得所述行车道的坡度和/或所述俯仰角和/或所述俯仰比率。这比如可以借助于位置传感器、额外的加速度传感器和/或转速传感器来进行。所提到的参量在步骤S2中在计算所述摆动比率时或者在步骤S3中在确定所述摆动角时加以考虑并且相应地对所述摆动角进行校正。由此可以更加精确地确定所述摩托车的倾斜位置。