一种机动车在坡度平面行驶时的加速度确定方法
【技术领域】
[0001] 本发明属于机动车辆工况检测技术领域，具体是指一种机动车在坡度平面行驶时 的加速度确定方法。
【背景技术】
[0002] 加速度传感器忍片是在=轴坐标系中有方向的，其可应用于机动车辆上检测车辆 的运行加速度，常规应用方法有两种：
[0003] 1、先设置补偿偏移值到加速度传感器，W抵消重力加速度的影响。但运种方法存 在缺陷：当机动车辆行驶在坡面上时，重力加速度与补偿偏移值不在一条直线上，因此并不 能相互抵消，因此加速度传感器输出的值并不是机动车辆的真正加速度。
[0004] 2、必须把加速度传感器水平安装在机动车上，在上电时只使用其中两个轴，禁用 与重力方向一致的坐标轴，但运种方法也存在缺陷：首先安装要求高，一旦没安装于水平位 置，其输出的加速度值也不能反映机动车的加速度；其次，当机动车行驶在坡面上时，重力 在二轴平面上有分量，传感器加速度值是机动车的输出加速度值和重力加速度值在二轴平 面分量的矢量和。
[0005] 因此，现有方法仍不能准确确认机动车辆的加速度，且对加速度传感器的安装要 求高。
【发明内容】
[0006] 针对上述现有的机动车辆加速度值无法准确确认，现本发明提供一种确认机动车 辆加速度的方法，其得到的车辆加速度值准确。为实现上述技术目的，本发明采用如下技术 方案：
[0007] -种机动车在坡度平面行驶时的加速度确定方法：在汽车行驶在具有 坡度的平面时，机动车辆的加速度传感器加速度等于机动车辆的重力加速度与机 动车辆的实际输出加速度；的矢量和，即公式（0):
从而得到公式（1):
其中，/为机动车辆的加速度传感器实测测得 的加速度；2^为机动车辆的重力加速度；0为坡面角度；；为机动车辆的实际加速度；坡面 夹角0等于机动车辆重力方向和机动车辆所处平面的垂直方向的夹角0;
[0008] 所述车辆实测加速度/的Z轴的分量与重力加速度J在Z轴的分量相等，/的Z轴 值为zl，机动车辆重力方向和机动车辆所处平面的垂直方向的夹角0与车辆的重力加速 度值I；I与Z轴投影值zl的关系为公式似
。
[000引将似代入（1)，即可得到任意坡度情况下的机动车辆的实际输出加速度值I;。
[0010] 更优地，所述加速度传感器的安装平面平行于所述机动车辆的行驶平面，即车辆 实测加速度/与传感器实测加速度/'相等。
[0011] 更优地，测定传感器与水平面的夹角a，并根据坐标轴转换矩阵R，将实测加速度 坐标系值转换为标准值。
[0012] 更优地，机动车辆的行驶平面与加速度传感器的安装平面形成传感器夹角a;当 机动车辆的行驶平面为水平面时，确定机动车辆行驶平面旋转到加速度传感器的安装平面 的旋转矩阵R(a);根据所述传感器实测加速度F和旋转矩阵R(a)确定机动车辆行驶于 任意坡面时的车辆实测加速度/，即
[0013]与现有技术相比，本发明的技术效果为：确认得到的机动车辆的实际输出加速度 精确度高，而且勿需按标准水平安装加速度传感器，可安装于任意角度，降低安装要求仍可 保证准确检测实际输出加速度。
【附图说明】
[0014]图1为本发明对机动车辆的受力分析图；
[0015] 图2为本发明的加速度传感器的安装角度示意图。
[0016] 附图标记：1一机动车辆，2-加速度传感器，3-水平面，4-行驶平面，5-安装平 面。
【具体实施方式】
[0017] 为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，W下结合附图及实施例，对 本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用W解释本发明，并 不用于限定本发明。
[001引 实施例一：
[0019] 当机动车辆1停止或行驶于水平面3时，加速度传感器2在机动车辆1上的安装 平面5按要求平行于水平面3,因此加速度传感器2的安装平面5平行于所述机动车辆1在 任意坡面上的行驶平面4,运样加速度传感器2实际测得的传感器实测加速度与为车辆 实测加速度f相等，町
[0020] 如图1所示的对机动车辆1的坡面力学分析，机动车辆1行驶于与水平面3的坡 面角度为0的行驶平面4上。建立机动车辆=维直角坐标系，其x，y轴所在平面平行于坡 面，Z轴垂直于机动车辆1的行驶平面4。由于加速度传感器2的安装平面5平行于所述机 动车辆1在任意坡面上的行驶平面4,因此机动车辆1的车辆=维坐标系与加速度传感器2 的=维直角坐标系为同一坐标系。在本实施例中，加速度传感器2使用全量程，即X，y，Z= 轴全部使用。
[0021] 加速度传感器2的传感器实测加速度y可W采集得到，而该车辆实测加速度/为 重力加速度；和机动车辆1的实际输出加速度；的矢量和，即
其中由机动 车辆1的受力分析通过=角形的余弦公式可W得到： CN1051化化7A 饥M节 3/4页
[0023]另外，不管是机动车引擎输出加速度，刹车加速度和拐弯时横向摩擦力，归根到底 机动车的输出加速度（包括牵引加速度和制动加速度等）都来源于车轮的摩擦力，而该摩 擦力总是存在于机动车辆1所在的平面，因此可W得出，车辆实测加速度/在Z轴上的分量 与重力加速度J在Z轴上的分量是相等的，因此有：。设车辆实测加速度/在Z轴上 的投影值为zl，其是测量得到的传感器实测加速度/可观测得到的Z轴值，而重力加速度； 在Z轴上的投影值为I.g|:*c〇S日，因此互1.= | :嵌I*杞触'目.，从而可W得到坡面角度目与车 辆实测加速度重力加速度值IJI和Z轴投影值zl的关系为：
[00巧]由上述式1和式2即可简单而准确得到机动车辆1的实际输出加速度值I三。
[0026] 实施例二：
[0027] 加速度传感器2 -般要求其安装平面5平行于其行驶平面4,但由于各种机动车 的行车诊断系统接口位置具有不确定性，而且很难在机动车辆1上找到可W水平安装的位 置，即使能找到，也给用户安装设备带来很多不便。因此，如图2所示，加速度传感器2的安 装平面5均与其安装的机动车辆1的行驶平面4之间形成传感器夹角a。
[0028] 仍如图1所示对机动车辆1的坡面力学分析，建立机动车辆=维直角坐标系，其 X，y轴所在平面平行于坡面，Z轴垂直于机动车辆1的行驶平面4。由于加速度传感器2的 安装平面5与机动车辆1的行驶平面4具有夹角a，因此机动车辆=维直角坐标系与加速 度传感器2的=维直角坐标系之间具有旋转系数，即旋转矩阵R(a)，从而根据传感器实测 加速度7嘴旋转矩阵R(a)确定机动车辆1行驶于任意坡面时的车辆实测加速度/ ;
[0030] 当机动车辆1的行驶平面4为水平面3时，车载诊断系统读取若干组数据，可学习 得到由机动车辆1行驶平面4旋转到加速度传感器2的安装平面5的旋转矩阵R(a)。由 于加速度传感器2的传感器实测加速度户已观察得到，因此车辆实测加速度/即可计算得 知。
[0031] 从而，当机动车辆1行驶于任意坡面角度0时，如图1分析可知，车辆实测加速度 /为重力加速度和机动车辆1的实际输出加速度自.的矢量和，即/':二/.=g+a。其中由 机动车辆1的受力分析通过=角形的余弦公式可W得到：
[0033]另外，不管是机动车引擎输出加速度，刹车加速度和拐弯时横向摩擦力，归根到底 机动车的输出加速度（包括牵引加速度和制动加速度等）都来源于车轮的摩擦力，而该摩 擦力总是存在于机动车辆1所在的平面，因此可W得出，车辆实测加速度/在Z轴上的分量 与重力加速度J在Z轴上的分量是相等的，因此有：^ 。设车辆实测加速度/在Z轴上 的投影值为zl，其是测量得到的传感器实测加速度/'可观测得到的Z轴值，而重力加速度J在Z轴上的投影值为IJI沐CQS:目，因此zl=|JI李樹涅目，从而可W得到坡面角度0与 车辆实测加速度重力加速度值IJ1和Z轴投影值zl的关系为：
[003引 由上述式3、式4、式5即可得到机动车辆1的实际输出加速度值Ia。
[0036] 因此，勿需按标准水平安装加速度传感器2,可安装于任意角度，降低安装要求仍 可保证准确检测实际输出加速度值I;。
[0037] W上所述，仅为本发明较佳的【具体实施方式】，但本发明的保护范围并不局限于此， 任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明掲露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换， 都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应该W权利要求的保护范围 为准。
【主权项】
1. 一种机动车在坡度平面行驶时的加速度确定方法，包括： 确定机动车辆的加速度传感器的加速度在汽车行驶在具有坡度的平面时，机动车 辆的加速度传感器的加速度等于机动车辆的重力加速度与机动车辆的实际输出加速度3 的矢量和，BP/ =d+至 (0)； 由公式⑹得到公式（1):其中，/为机动车辆的加速度传感器实测测得的加速度；#为机动车辆的重力加速度； 0为坡面角度^为机动车辆的实际加速度；坡面夹角9等于机动车辆重力方向和机动车 辆所处平面的垂直方向的夹角0 ; 确定机动车辆重力方向和机动车辆所处平面的垂直方向的夹角Q与车辆的重力加速 度值Ig与Z轴投影值zl的关系，即公式（2): 所述车辆实测加速度/的z轴的分量与重力加速度$在z轴的分量相等，/的z轴值 为zl，机动车辆重力方向和机动车辆所处平面的垂直方向的夹角0与车辆的重力加速度 值| ;i与z轴投影值zl的关系为：得到实际输出加速度值| =h将公式（2)代入公式（1)，即可得到任意坡度情况下的机 动车辆的实际输出加速度值UU2. 根据权利要求1所述的机动车在坡度平面行驶时的加速度确定方法，其特征在于： 所述加速度传感器的安装平面平行于所述机动车辆的行驶平面，即车辆实测加速度/与传 感器实测加速度/相等。3. 根据权利要求1所述的机动车在坡度平面行驶时的加速度确定方法，其特征在于： 测定传感器与水平面的夹角a，通过坐标轴转换矩阵R，将实测加速度坐标系值转换为水 平加速度坐标值。4. 根据权利要求3所述的机动车在坡度平面行驶时的加速度确定方法，其特征在于： 机动车辆的行驶平面与加速度传感器的安装平面形成传感器夹角a;当机动车辆的行 驶平面为水平面时，确定机动车辆行驶平面旋转到加速度传感器的安装平面的旋转矩阵 R(a);根据所述传感器实测加速度^和旋转矩阵R(a)确定机动车辆行驶于任意坡面时 的车辆实测加速度/，即
【专利摘要】本发明公开提供一种机动车在坡度平面行驶时的加速度确定方法，机动车辆的加速度传感器加速度等于机动车辆的重力加速度与机动车辆的实际输出加速度的矢量和，即,从而得到，车辆实测加速度的z轴的分量与重力加速度在z轴的分量相等，的z轴值为z1，机动车辆重力方向和机动车辆所处平面的垂直方向的夹角θ与车辆的重力加速度值与z轴投影值z1的关系为：，从而得到任意坡度情况下的机动车辆的实际输出加速度值。通过本发明可精确测量机动车辆在各种坡面路况实际加速度。
【IPC分类】G01P15/18, G01P15/00
【公开号】CN105116167
【申请号】CN201510574557
【发明人】余天才
【申请人】深圳威易森科技有限公司
【公开日】2015年12月2日
【申请日】2015年9月10日