一种路面峰值附着系数测试装置及方法
【技术领域】
[0001] 本发明属于车辆控制技术领域，涉及一种路面峰值附着系数测试方法。
【背景技术】
[0002] 车辆稳定性控制技术在保证车辆主动安全方面具有十分重大的意义，现已成为汽 车工业界的研究重点之一。汽车轮胎-路面附着系数能够提供车辆保持稳定性裕量的重要 信息，是设计车辆稳定性控制器参数的重要参考依据。利用车载传感器对轮胎一路面附着 系数进行实时在线观测，是车辆稳定性控制所需要的关键技术之一。当路面附着系数未知 时，主动安全系统的性能通常无法充分发挥。如果能够实时估算出路面峰值附着系数，系统 就可以根据当前路况调节控制策略，提高车辆安全。实时检测路面峰值附着系数，是车辆主 动控制所必需的关键技术之一。
[0003] 由于影响道路附着系数的因素较多，一般采用估算的方法获取路面附着系数存在 较大的误差。经检索，目前对于路面识别技术的研究大多限于理论方面，难以满足实际需 要。现有的通过拟合当前路面附着曲线的测试方法，其准确性取决于滑移率及路面附着系 数(S，y)数据点的多少，这样势必会影响y max观测的实时性。又如清华大学一种轮胎一路面 最大附着系数测试方法，虽然减少了标定曲线及数据点，但数据分析繁冗，效率较低，实时 性不强，不利于为车辆的控制系统提供快速的结果进行下一步的控制运算，导致控制系统 反应速度慢。
【发明内容】
[0004] 为了解决现有路面附着系数测试方法实时性较差，计算繁琐、效率低的问题，本发 明提出一种更为简洁高效的路面峰值附着系数测试方法。采用的技术方案如下：
[0005] -种路面峰值附着系数测试装置，包括信息采集单元和信息处理单元;所述信息 采集单元包括汽车质心加速度传感器、车速传感器、车轮转速传感器、轮缸压力传感器及 CAN总线;所述汽车质心加速度传感器安装在车辆质心处，用于采集车辆纵向加速度;所述 车速传感器安装在变速器的输出轴，用于采集车速信号;所述车轮转速传感器安装在车轮 轮毂上，用于采集每个车轮转速;所述轮缸压力传感器安装在液压管路上，用于采集轮缸的 压力;所述CAN总线一端连接发动机控制单元、另一端连接信息处理单元，用于获得车轮驱 动转矩;所述信息处理单元为车载ECU，所述ECU根据信息采集单元采集的信息、结合预存储 的路面附着系数-滑移率曲线，计算出当前路面的峰值附着系数。
[0006] 基于上述测试装置，本发明提出了一种路面峰值附着系数的测试方法，包括如下 步骤：
[0007] 步骤1，汽车信息采集单元中的汽车质心加速度传感器、车速传感器、车轮转速传 感器、轮缸压力传感器、CAN总线分别采集汽车质心加速度a x、车速V、车轮转速Wi、轮缸压力 Pi，i = 1，2，3，4，代表车轮、车轮获得的驱动转矩Ti;
[0008] 步骤2,依据步骤1中质心加速度传感器测得的加速度ax，判别汽车的状态并获得 车轮纵向力；当ax>0时，汽车处于驱动状态时，直接通过发动机控制单元上的CAN总线获得 汽车车轮的驱动转矩，并计算车轮驱动力；当ax〈0时，汽车处于制动状态，依据轮缸压力传 感器，计算车轮制动力；
[0009] 步骤3,依据步骤1中获取的车速和车轮转速信息，计算汽车车轮滑移率s;
[0010] 步骤4,依据步骤1中质心加速度传感器测得的加速度ax，计算车轮垂直载荷。
[0011] 步骤5,依据步骤2和步骤4中计算的车轮纵向力和车轮垂直载荷，计算附着系数炉;
[0012] 步骤6,依据步骤3中计算的车轮滑移率和步骤5中计算的附着系数，在预存储的标 定曲线中选取两条相近路面R1、R2,并获取两条相近路面对应的车轮附着系数啊、％及路 面峰值系数μι、μ2;
[0013] 步骤7,依据步骤3、步骤5获得的当前路面信息及步骤6获得的相近路面信息，计算 与相近路面的近似度λ;
[0014] 步骤8,依据步骤6和步骤7获得的信息，计算当前路面的峰值附着系数μ_χ。
[0015] 作为优选方案，所述步骤2中，当ax>0时，计算车轮驱动力Fxi的表达式为：
其中，r为车轮半径；
[0016] 当ax〈0时，计算车轮制动力Fxi的表达式：
其中，Ti = pi · A · r'，A为制动钳 体和车轮接触面积;r'为制动钳作用等效点到车轮中心的距离。
[0017] 作为优选方案，所述步骤3中计算汽车车轮滑移率s的表达式为： r是车轮半径。
[0018] 作为优选方案，所述步骤4中计算车轮垂直载荷包括前轮垂直载荷和后轮垂直载 荷；
[0019] 所述前轮垂直载荷Fzi, 2的计算表达式为：
[0020] 所述后轮垂直载荷FZ3,4的计算表达式为：
[0021] 其中，m为整车质量，g为重力加速度，L为汽车轴距，a、b分别为汽车质心至前、后轴 的距离，hg为汽车质心至路面距离，C Lf、CLr分别为汽车前后空气升力系数，P为空气密度，A为 迎风面积。
[0022] 作为优选方案，所述步骤5中计算附着系数识的表达式为： 其中Fx为汽车 车轮驱动力或制动力，Fz为车轮垂直载荷。
[0023] 作为优选方案，所述步骤6预存储的标定曲线为典型路面附着系数-滑移率曲线， 具体包括干沥青路面，水泥路面，湿沥青路面，鹅卵石路面，冰路面以及雪路面。
[0024] 作为优选方案，所述步骤7中计算与相近路面的近似度λ包括：
[0025] 其中，&是与相近路面R1的近似度，λ2是与相近路面R2的近似度，t是当前车轮附 着系数。
[0026] 作为优选方案，所述步骤8中计算当前路面的峰值附着系数ymi?的表达式为:ymax = λι · μι+λ〗· μ2。
[0027] 本发明的有益效果：
[0028] 1、本发明提出的方法利用现有车载传感器，成本低，且对工作环境要求不高。
[0029] 2、利用典型路面的附着系数曲线，根据整车实际参数建立识别算法，适用于 各种工况，且避免了实际因素对曲线准确性的影响。
[0030] 3、该算法适用于各种路面，而不局限于几种典型路面，可以直接计算出路面峰值 附着系数，且处理方法简单有效，具有适用范围广，效率高的特点，以便更好的控制车辆。
【附图说明】
[0031 ]图1为峰值附着系数测试方法流程框图；
[0032] 图2为六种典型路面附着系数-滑移率曲线；
[0033] 图3为轮胎模型筛选模块筛选原则。
【具体实施方式】
[0034] 为方便对本发明方法的理解，下面以【具体实施方式】为例对本发明作进一步详细描 述。
[0035] 本发明方法使用一种路面峰值附着系数的测试装置，包括汽车信息采集单元和信 息处理单元。其特征在于，所述信息采集单元包括汽车质心加速度传感器、车速传感器、车 轮转速传感器、轮缸压力传感器及发动机控制单元CAN总线信号。所述汽车质心加速度传感 器安装在车辆质心处，用于采集车辆纵向加速度;所述车速传感器安装在变速器的输出轴， 用于采集车速信号;所述车轮转速传感器安装在车轮轮毂上，用于采集每个车轮转速;所述 轮缸压力传感器安装在液压管路上，用于采集每个轮缸压力；所述信息处理单元即ECU，预 存储有典型路面附着系数炉-s曲线，并接收信息采集单元传输的信息加以处理。
[0036]所述处理方法包括以下步骤：
[0037] 1)信息采集单元分别采集汽车质心加速度ax，车速V，车轮转速Wi，轮缸压力Pi，i = 1，2,3,4,代表车轮；
[0038] 2)依