本發(fā)明涉及汽車側(cè)翻安全領(lǐng)域,尤其涉及一種汽車安全評價(jià)裝置及方法,具體為一種多工況汽車側(cè)翻指標(biāo)計(jì)算裝置及其計(jì)算方法。
背景技術(shù):
隨著消費(fèi)者對車輛安全性日益重視,車輛安全措施也不斷產(chǎn)生和改進(jìn)。汽車側(cè)翻事故占交通事故的比例較低,但傷亡率很高。尤其對于大型客車和貨車來說更易引起群死群傷和波及路面其他車輛。簡單且精確的汽車側(cè)翻指標(biāo)計(jì)算裝置和方法將有助于汽車防側(cè)翻手段的運(yùn)用,達(dá)到更好的防側(cè)翻效果。
經(jīng)查相關(guān)文獻(xiàn)有很多專利探討了汽車側(cè)翻指標(biāo)計(jì)算裝置和方法的設(shè)計(jì),如Yoshihisa,‘ROLLOVER JUDGING DEVICE’,Patent No.:US 7,236,864 B2.公開了一種側(cè)翻判斷裝置。該裝置采集車輛側(cè)傾角速度和側(cè)向加速度兩個(gè)數(shù)據(jù),并通過對側(cè)傾角速度積分得到側(cè)傾角。依據(jù)側(cè)傾角速度和側(cè)傾角計(jì)算車輛是否有側(cè)傾可能,依據(jù)側(cè)向加速度來判斷是否確實(shí)會(huì)發(fā)生側(cè)翻。該方法采用較少的傳感器獲得汽車側(cè)翻判斷依據(jù),但該方法準(zhǔn)確度不高,僅適用與非絆倒型側(cè)翻工況,對不同車輛側(cè)翻標(biāo)準(zhǔn)不一致。
Jan Konried Schiffmann,‘VEHICLE ROLLOVER SENSING’,Patent Number:6,002,975.公開了一種側(cè)翻感知裝置和方法。它可以預(yù)測車輛的側(cè)翻和俯仰狀態(tài)。該裝置及方法采集姿態(tài)角速度、側(cè)向角速度和垂向加速度信號并計(jì)算當(dāng)前的姿態(tài)角和預(yù)測的姿態(tài)角。將預(yù)測的姿態(tài)角和閥值比較,判斷車輛是否會(huì)發(fā)生翻車。該裝置及方法通過預(yù)測值來判斷車輛是否會(huì)發(fā)生側(cè)翻,可以獲得更多采取防御措施的時(shí)間。通過姿態(tài)角判斷汽車是否側(cè)翻不具備普遍性,針對不同的車輛需要設(shè)置不同的閥值,操作較為繁瑣。
邱緒云,《一種汽車側(cè)翻時(shí)間測量裝置及其計(jì)算方法》,申請公布號:CN 105034740 A。公開了一種汽車側(cè)翻時(shí)間測量裝置及其計(jì)算方法。本裝置及方法通過傳感器采集載荷數(shù)據(jù)并用于計(jì)算橫向載荷轉(zhuǎn)移率。通過橫向載荷轉(zhuǎn)移率計(jì)算汽車側(cè)翻預(yù)測時(shí)間。但是,橫向載荷轉(zhuǎn)移率的測量較為困難,實(shí)時(shí)性差,很難獲得精確數(shù)據(jù),故該方法的可靠性低。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素:
本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是為了克服現(xiàn)有汽車側(cè)翻指標(biāo)計(jì)算裝置及其計(jì)算方法數(shù)據(jù)不精確、實(shí)時(shí)性差、通用性考慮不足的問題,提供了一種多工況汽車側(cè)翻指標(biāo)計(jì)算裝置及其計(jì)算方法,通過對布置在車上的傳感器采集的數(shù)據(jù)以及多工況汽車側(cè)翻評價(jià)計(jì)算方法獲得準(zhǔn)確實(shí)時(shí)的汽車側(cè)翻性能。
本發(fā)明為解決上述技術(shù)問題采用以下技術(shù)方案:
一種多工況汽車側(cè)翻指標(biāo)計(jì)算裝置,包含側(cè)翻指標(biāo)計(jì)算單元、電子陀螺儀傳感器、汽車角加速度傳感器、左前相對位移傳感器、左前非簧載質(zhì)量加速度傳感器、右前相對位移傳感器、右前非簧載質(zhì)量加速度傳感器、左后相對位移傳感器、左后非簧載質(zhì)量加速度傳感器、右后非簧載質(zhì)量加速度傳感器和右后相對位移傳感器;
所述電子陀螺儀傳感器用于測量汽車的絕對俯仰角、絕對側(cè)傾角、側(cè)向加速度和車身垂向加速度;
所述角加速度傳感器用于測量汽車的側(cè)傾角加速度;
所述左前相對位移傳感器用于測量汽車左前懸架相對位移;
所述右前相對位移傳感器用于測量汽車右前懸架相對位移;
所述左后相對位移傳感器用于測量汽車左后懸架相對位移;
所述右后相對位移傳感器用于測量汽車右后懸架相對位移;
所述左前非簧載質(zhì)量加速度傳感器用于測量汽車前車橋左側(cè)垂向加速度;
所述右前非簧載質(zhì)量加速度傳感器用于測量汽車前車橋右側(cè)垂向加速度;
所述左后非簧載質(zhì)量加速度傳感器用于測量汽車后車橋左側(cè)垂向加速度;
所述右后非簧載質(zhì)量加速度傳感器用于測量汽車后車橋右側(cè)垂向加速度;
所述側(cè)翻指標(biāo)計(jì)算單元分別和電子陀螺儀傳感器、汽車角加速度傳感器、左前相對位移傳感器、左前非簧載質(zhì)量加速度傳感器、右前相對位移傳感器、右前非簧載質(zhì)量加速度傳感器、左后相對位移傳感器、左后非簧載質(zhì)量加速度傳感器、右后非簧載質(zhì)量加速度傳感器、右后相對位移傳感器電氣相連,用于根據(jù)輸入計(jì)算汽車的側(cè)翻指標(biāo)。
作為本發(fā)明一種多工況汽車側(cè)翻指標(biāo)計(jì)算裝置進(jìn)一步的優(yōu)化方案,所述側(cè)翻指標(biāo)計(jì)算單元采用ARM系列單片機(jī)。
作為本發(fā)明一種多工況汽車側(cè)翻指標(biāo)計(jì)算裝置進(jìn)一步的優(yōu)化方案,所述側(cè)翻指標(biāo)計(jì)算單元采用SAA7750單片機(jī)。
本發(fā)明還公開了基于該多工況汽車側(cè)翻指標(biāo)計(jì)算裝置的評價(jià)方法,包含以下步驟:
步驟1),根據(jù)測得的汽車前后左右四個(gè)懸架的相對位移計(jì)算出汽車的車身側(cè)傾角,再結(jié)合汽車的絕對側(cè)傾角計(jì)算出汽車所在路面的傾角
步驟2),根據(jù)所述四個(gè)懸架的相對位移計(jì)算出汽車的車身俯仰角,再結(jié)合汽車的絕對俯仰角計(jì)算出汽車所在路面的坡角θr;
步驟3),根據(jù)測得的汽車前車橋左側(cè)垂向加速度和后車橋左側(cè)垂向加速度計(jì)算出汽車左側(cè)非簧載質(zhì)量垂向加速度
步驟4),根據(jù)測得的汽車前車橋右側(cè)垂向加速度和后車橋右側(cè)垂向加速度計(jì)算出汽車右側(cè)非簧載質(zhì)量垂向加速度
步驟5),根據(jù)測得的汽車的側(cè)向加速度ay、絕對側(cè)傾角車身垂向加速度側(cè)傾角加速度結(jié)合汽車結(jié)的構(gòu)參數(shù)、,應(yīng)用汽車側(cè)翻動(dòng)力學(xué)規(guī)律按照以下公式計(jì)算出汽車多工況汽車的側(cè)翻指標(biāo):
所述汽車的結(jié)構(gòu)參數(shù)包括左側(cè)非簧載質(zhì)量m1、右側(cè)非簧載質(zhì)量m2、簧載質(zhì)量ms、總質(zhì)量m、汽車側(cè)傾轉(zhuǎn)動(dòng)慣量Ix、整車質(zhì)心高度H、汽車重心與側(cè)傾中心的距離h、輪距TW、重力加速度g。
本發(fā)明采用以上技術(shù)方案與現(xiàn)有技術(shù)相比,具有以下技術(shù)效果:
1.道路工況適應(yīng)性好??紤]路面坡角、傾角以及路面不平度等參數(shù)變化對汽車側(cè)翻的影響,可以評價(jià)汽車在多種易側(cè)翻路況下的側(cè)翻危險(xiǎn)性。
2.適應(yīng)評價(jià)所有易側(cè)翻的車型。該評價(jià)方法對所有車型的側(cè)翻閾值統(tǒng)一,且所有參數(shù)在實(shí)車中易于測量實(shí)現(xiàn)。
3.準(zhǔn)確度高。評價(jià)方法根據(jù)汽車側(cè)翻運(yùn)動(dòng)規(guī)律獲得,且所變量均可準(zhǔn)確測量或計(jì)算,因此得到的評價(jià)指標(biāo)準(zhǔn)確度高。
4.經(jīng)濟(jì)性和實(shí)時(shí)性好。所用傳感器均為常用傳感器,裝置成本小,且均為實(shí)時(shí)測量和計(jì)算。
附圖說明
圖1是多工況汽車側(cè)翻指標(biāo)計(jì)算裝置的硬件組成圖;
圖2是多工況汽車側(cè)翻指標(biāo)計(jì)算方法的工作流程示意圖。
具體實(shí)施方式
下面結(jié)合附圖對本發(fā)明的技術(shù)方案做進(jìn)一步的詳細(xì)說明:
如圖1和圖2所示,本發(fā)明公開了一種多工況汽車側(cè)翻指標(biāo)計(jì)算裝置,包含,側(cè)翻指標(biāo)計(jì)算輸出模塊、電子陀螺儀傳感器、汽車角加速度傳感器、左前相對位移傳感器、左前非簧載質(zhì)量加速度傳感器、右前相對位移傳感器、右前非簧載質(zhì)量加速度傳感器、左后相對位移傳感器、左后非簧載質(zhì)量加速度傳感器、右后非簧載質(zhì)量加速度傳感器和右后相對位移傳感器。
側(cè)翻指標(biāo)計(jì)算單元采用ARM系列單片機(jī),優(yōu)先采用SAA7750單片機(jī)。
系統(tǒng)啟動(dòng),傳感器初始化模塊初始化所有傳感器,各傳感器開始采集數(shù)據(jù)。電子陀螺儀傳感器采集汽車的側(cè)向加速度信號、絕對俯仰角信號、整車垂向加速度和絕對側(cè)傾角信號,汽車角加速度傳感器采集汽車側(cè)傾角加速度,左前相對位移傳感器采集左前懸架相對位移,右前相對位移傳感器采集右前懸架相對位移,左后相對位移傳感器采集左后懸架相對車身的相對位移,右后相對位移傳感器采集后右后懸架相對位移,左前非簧載質(zhì)量加速度傳感器采集前車橋左側(cè)垂向加速度垂向加速度,右前非簧載質(zhì)量加速度傳感器采集前車橋右側(cè)垂向加速度垂向加速度,左后非簧載質(zhì)量加速度傳感器采集后車橋左側(cè)垂向加速度垂向加速度,右后非簧載質(zhì)量加速度傳感器采集后車橋右側(cè)垂向加速度垂向加速度。
下面以易側(cè)翻的幾種典型路況為例,說明汽車側(cè)翻因子計(jì)算及側(cè)翻危險(xiǎn)評價(jià)的原理。
當(dāng)汽車在不平直路面行駛時(shí),由角度測量模塊得到絕對俯仰角和絕對側(cè)傾角的值為由相對位移測量模塊得到左前懸架相對位移、右前懸架相對位移、左后懸架相對位移和右后懸架相對位移的值分別為z1F、z2F、z1R、z2R;由加速度測量模塊得到汽車的側(cè)向加速度為0、車身垂向加速度、前車橋左側(cè)垂向加速度的、前車橋右側(cè)垂向加速度、后車橋左側(cè)垂向加速度和后車橋右側(cè)垂向加速度的值分別為由角加速度測量模塊得到汽車側(cè)傾角加速度的值為由車身姿態(tài)角計(jì)算模塊得到車身俯仰角的值為0、車身側(cè)傾角的值為由左側(cè)非簧載質(zhì)量垂向加速度計(jì)算模塊得到左側(cè)非簧載質(zhì)量垂向加速度的值為由右側(cè)非簧載質(zhì)量垂向加速度計(jì)算模塊得到右側(cè)非簧載質(zhì)量垂向加速度的值為由路面坡角計(jì)算模塊得到路面坡角的值為0;由路面傾角計(jì)算模塊得到路面傾角的值為0。根據(jù)不為零的車身垂向加速度左側(cè)非簧載質(zhì)量垂向加速度非簧載質(zhì)量垂向加速度絕對側(cè)傾角和汽車側(cè)傾角加速度由多工況汽車側(cè)翻因子計(jì)算模塊計(jì)算得到該工況下的實(shí)時(shí)汽車側(cè)翻因子,評價(jià)汽車側(cè)翻危險(xiǎn)性。
當(dāng)汽車在水平路面轉(zhuǎn)向行駛時(shí),由角度測量模塊得到絕對俯仰角的值為0,絕對側(cè)傾角的值為由相對位移測量模塊得到左前懸架相對位移、右前懸架相對位移、左后懸架相對位移和右后懸架相對位移的值分別為z1F、z2F、z1R、z2R;由加速度測量模塊得到汽車的側(cè)向加速度的值為ay,車身垂向加速度、前車橋左側(cè)垂向加速度的、前車橋右側(cè)垂向加速度、后車橋左側(cè)垂向加速度和后車橋右側(cè)垂向加速度的值均為0,由角加速度測量模塊得到汽車側(cè)傾角加速度的值為由車身姿態(tài)角計(jì)算模塊得到車身俯仰角的值為0,車身側(cè)傾角的值為由左側(cè)非簧載質(zhì)量垂向加速度計(jì)算模塊得到左側(cè)非簧載質(zhì)量垂向加速度的值為0;由右側(cè)非簧載質(zhì)量垂向加速度計(jì)算模塊得到右側(cè)非簧載質(zhì)量垂向加速度的值為0;由路面坡角計(jì)算模塊得到路面坡角的值為0;由路面傾角計(jì)算模塊得到路面傾角的值為0。根據(jù)不為零的側(cè)向加速度ay、汽車側(cè)傾角加速度和車身側(cè)傾角由多工況汽車側(cè)翻因子計(jì)算模塊計(jì)算得到該工況下的實(shí)時(shí)汽車側(cè)翻因子,評價(jià)汽車側(cè)翻危險(xiǎn)性。
當(dāng)汽車在高速公路匝道行駛時(shí),由角度測量模塊得到絕對俯仰角的值為θa,絕對側(cè)傾角的值為由相對位移測量模塊得到左前懸架相對位移、右前懸架相對位移、左后懸架相對位移和右后懸架相對位移的值分別為z1F、z2F、z1R、z2R;由加速度測量模塊得到汽車的側(cè)向加速度的值為ay、車身垂向加速度、前車橋左側(cè)垂向加速度的、前車橋右側(cè)垂向加速度、后車橋左側(cè)垂向加速度和后車橋右側(cè)垂向加速度的值均為0,由角加速度測量模塊得到汽車側(cè)傾角加速度的值為由車身姿態(tài)角計(jì)算模塊得到車身俯仰角的值為θ,車身側(cè)傾角的值為由左側(cè)非簧載質(zhì)量垂向加速度計(jì)算模塊得到左側(cè)非簧載質(zhì)量垂向加速度的值為0;由右側(cè)非簧載質(zhì)量垂向加速度計(jì)算模塊得到右側(cè)非簧載質(zhì)量垂向加速度的值為0;由路面坡角計(jì)算模塊得到路面坡角的值為θr;由路面傾角計(jì)算模塊得到路面傾角的值為根據(jù)不為零的絕對側(cè)傾角路面坡角θr、路面傾角側(cè)向加速度ay、側(cè)傾角加速度由多工況汽車側(cè)翻因子計(jì)算模塊計(jì)算得到該工況下的實(shí)時(shí)汽車側(cè)翻因子,評價(jià)汽車側(cè)翻危險(xiǎn)性。
當(dāng)汽車在水平直路面行駛且受到側(cè)面碰撞時(shí),由角度測量模塊得到絕對俯仰角的值為0,絕對側(cè)傾角的值為由相對位移測量模塊得到左前懸架相對位移、右前懸架相對位移、左后懸架相對位移和右后懸架相對位移的值分別為z1F、z2F、z1R、z2R;由加速度測量模塊得到汽車的側(cè)向加速度的值為ay,車身垂向加速度、前車橋左側(cè)垂向加速度的、前車橋右側(cè)垂向加速度、后車橋左側(cè)垂向加速度和后車橋右側(cè)垂向加速度的值均為0,由角加速度測量模塊得到汽車側(cè)傾角加速度的值為由車身姿態(tài)角計(jì)算模塊得到車身俯仰角的值為0,車身側(cè)傾角的值為由左側(cè)非簧載質(zhì)量垂向加速度計(jì)算模塊得到左側(cè)非簧載質(zhì)量垂向加速度的值為0;由右側(cè)非簧載質(zhì)量垂向加速度計(jì)算模塊得到右側(cè)非簧載質(zhì)量垂向加速度的值為0;由路面坡角計(jì)算模塊得到路面坡角的值為0;由路面傾角計(jì)算模塊得到路面傾角的值為0。根據(jù)不為零的側(cè)向加速度ay、汽車側(cè)傾角加速度和車身側(cè)傾角由多工況汽車側(cè)翻因子計(jì)算模塊計(jì)算得到該工況下的實(shí)時(shí)汽車側(cè)翻指標(biāo),評價(jià)汽車側(cè)翻危險(xiǎn)性。
本技術(shù)領(lǐng)域技術(shù)人員可以理解的是,除非另外定義,這里使用的所有術(shù)語(包括技術(shù)術(shù)語和科學(xué)術(shù)語)具有與本發(fā)明所屬領(lǐng)域中的普通技術(shù)人員的一般理解相同的意義。還應(yīng)該理解的是,諸如通用字典中定義的那些術(shù)語應(yīng)該被理解為具有與現(xiàn)有技術(shù)的上下文中的意義一致的意義,并且除非像這里一樣定義,不會(huì)用理想化或過于正式的含義來解釋。
以上所述的具體實(shí)施方式,對本發(fā)明的目的、技術(shù)方案和有益效果進(jìn)行了進(jìn)一步詳細(xì)說明,所應(yīng)理解的是,以上所述僅為本發(fā)明的具體實(shí)施方式而已,并不用于限制本發(fā)明,凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi),所做的任何修改、等同替換、改進(jìn)等,均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。