一种汽车横向速度测量装置及其计算方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及汽车系统动力学研宄技术领域，尤其涉及一种车汽横向速度测量装置 及其计算方法。
【背景技术】
[0002] 对于车辆来说横向速度是指垂直于汽车行驶方向的速度。横向速度是车辆稳定性 控制系统中最重要的控制变量，也是判断车辆是否失稳的重要指标。尤其是在转弯工况下， 汽车的横向速度过大会使行驶的车辆偏离行驶车道，可能造成严重的交通事故。因此，准确 的获取车辆行驶过程中尤其是转弯工况下的横向速度是主动安全控制系统的主要研宄内 容。汽车转向行驶时，需要准确测量车辆的横向速度，以精确控制汽车转向行驶的精度和效 果。而目前学者和企业的研宄方法中，文献未见对横向速度测量的装置。
【发明内容】
[0003] 为了克服当前车辆状态参数估计算法的不足，本发明提出一种汽车横向速度测量 装置及其计算方法，能够测出汽车在行驶中的横向速度，为车辆的稳定性控制提供支持。
[0004] 本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：构造一种汽车横向速度测量装置， 包括左后车轮、左后车轮角速度传感器、右后车轮、右后车轮角速度传感器、车身、质心传感 单元、计算单元、车速传感器、左前车轮、左前车轮角速度传感器、右前车轮、右前车轮角速 度传感器；质心传感单元包括侧向加速度传感器、横摆角速度传感器、纵向加速度传感器和 前轮转向角传感器，固定安装在整车质心位置；车速传感器固定安装在后车桥的中部；左 后车轮角速度传感器固定安装在左后车轮；右后车轮角速度传感器固定安装在右后车轮； 左前车轮角速度传感器固定安装在左前车轮；右前车轮角速度传感器固定安装在右前车 轮；左后车轮角速度传感器、质心传感单元、右后车轮角速度传感器、车速传感器、左前车轮 角速度传感器、右前车轮角速度传感器均与计算单元电连接。
[0005] 本发明解决其技术问题所采用的又一种技术方案是：构造一种汽车横向速度计算 方法，车辆在行驶过程中，质心传感单元能够测量汽车质心处的的纵向加速度、横向加速度 和横摆角速度和前轮转向角，车速传感器能够测量汽车质心处的纵向速度，左后车轮角速 度传感器、右后车轮角速度传感器、左前车轮角速度传感器、右前车轮角速度传感器能够分 别测量各个车轮的角速度。计算单元根据公式
推求出轮胎纵向力Fxt， 根据公式Fvf =D sin[CtarT1 [ffcr - - tan-1 (Sa))])推求出轮胎侧向力Fyi，根据公式
推求出车辆的横向加速度。根据 公另
推求出车辆的横向速度1^?，式中B、C、D、E为轮胎 参数，其参数值得大小由轮胎垂向载荷确定，F3i分别为四个车轮的垂向载荷，由车轮垂 向载荷传感器反映，w为车轮角速度，由车轮角速度传感器反映，R半径，％为车轮纵向速 度，由车速传感器反映，a为轮胎侧偏角，m为车身质量，s为前轮转向角，由前轮转向角传 感器反映，r为车辆的横摆角速度，由横摆角速度传感器反映，aY为车辆的横向加速度，由 横向加速度传感器反映，κ为估计器增益。
[0006] 计算单元通过车轮垂向载荷传感器、车轮角速度传感器、质心传感单元和车速传 感器测得汽车各车轮的垂直载荷、各车轮的角速度、汽车的横向加速度、汽车的横摆角速 度、汽车的纵向加速度、汽车的前轮转向角和汽车的纵向车速存储并处理数据，输出计算结 果。
[0007] 本发明的有益效果是：能够根据常用车载传感器测量的各车轮的垂向载荷、汽车 横摆角速度、各车轮角速度、纵向速度、前轮转向角、计算出车辆的横向速度，从而为车辆的 主动安全控制系统提供了理论依据。
【附图说明】
[0008] 图1是汽车及横向速度测量装置的视图。
[0009] 图中：1-车轮，2-左前车轮角速度传感器，3-质心传感单元，4-车身，5-左后车轮 角速度传感器，6-左后车轮垂向载荷传感器，7-车速传感器，8-后车桥，9-右后车轮垂向载 荷传感器，10-右后车轮角速度传感器，11-整车质心，12-右前车轮角速度传感器，13-右前 车轮垂向载荷传感器，14-前车桥，15-左前车轮垂向载荷传感器，16-计算单元。
【具体实施方式】
[0010] 为能清楚说明本方案的技术特点，下面通过【具体实施方式】，并结合附图，对本方案 进行阐述。
[0011] 实施例一 如图所示的一种汽车横向速度测量装置，包括车轮1、左前车轮角速度传感器2、质心 传感单元3、车身4、左后车轮角速度传感器5、左后车轮垂向载荷传感器6、车速传感器7、 后车桥8、右后车轮垂向载荷传感器9、右后车轮加速度传感器10、整车质心11、右前车轮角 速度传感器12、右前车轮垂向载荷传感器13、前车桥14、左前车轮垂向载荷传感器15、计 算单元16 ;质心传感单元3包括侧向加速度传感器、横摆角速度传感器、纵向加速度传传感 器、和前轮转向角传感器，固定安装在车身4上的整车质心位置；后车桥8、前车桥14的两 端与车轮1相连；左后车轮垂向载荷传感器6、右后车轮垂向载荷传感器9固定安装在后车 桥8上；左前车轮垂向载荷传感器15、右前车轮垂向载荷传感器13固定安装在前车桥14 上；车速传感器11固定安装在后车桥12的中部；左前车轮角速度传感器2、左后车轮角速 度传感器5、右前车轮角速度传感器12、右后车轮角速度传感器10固定安装在各个车轮上； 左后车轮垂向载荷传感器6、质心传感单元3、右后车轮垂向载荷传感器9、车速传感器11、 左前车轮垂向载荷传感器15、右前车轮垂向载荷传感器13、左前车轮角速度传感器2、左后 车轮角速度传感器5、右前车轮角速度传感器12、右后车轮角速度传感器10均与计算单元 16电连接。
[0012] 实施例二 本实施例提供一种汽车横向速度计算方法，车辆在行驶过程中，质心传感单元3能 够