[发明专利]一种车辆加速度及所处坡度的测量装置与计算方法

说明书

技术领域

本发明属于车辆行驶参数测量技术领域，具体涉及一种车辆加速度及所处坡度的测量装置与计算方法。

背景技术

随着电动汽车行业的不断发展，人们对于动力性、续航里程以及乘车体验的要求越来越高，以往车辆通过轮速计算车辆的加速度或者通过加速度传感器测量车辆加速度，前者计算得到的数据误差较大，后者加速度传感器受车辆所处坡度的影响，当车辆处在坡道上时无法区分实际加速度和坡度信息，因此控制单元无法准确采集车辆的实际加速度和车辆所在坡度大小，进而无法对动力输出进行有效调整。例如，中国专利文献CN00112880.9公开了一种高速自适应加速度及坡度测量传感器，其根据平衡力学原理，在基于立体坐标三轴轴心为中心的互垂型导轨轴上分别安装上弹簧联动的平衡滑块m₁和固定重平衡块m₂，并通过互垂型修正关节与基座相连；根据加速度平衡公式aml＝p’L和自适应平衡公式am₁gL＝am₂h实现具有环境自修正能力的加速度测量；并利用其自修正机构进行坡度测量。但其缺陷是，虽然其在互垂型导轨轴上分别安装上弹簧联动的平衡滑块m₁和固定重平衡块m₂，但由于平衡滑块m₁和固定重平衡块的一端本身也会有摩擦力，并且本身在车辆加速时也会受到影响，因此，该装置并不能准确采集车辆的实际加速度和车辆所在坡度。

虽然现在也出现了同时利用加速度传感器和坡度传感器测量车辆加速度和坡度的技术，但目前市场上的加速度传感器和坡度传感器在实际使用过程中无法将二者区分开来，换句话说，实际的加速度为零的情况下若有坡度变化，加速度传感器输出也会随着变化。实际坡度不变的情况下若有加速度的变化，坡度传感器也会随之变化。当实际加速的和实际坡度同时变化时就无法区别开两者的实际大小。

针对上述问题，现在亟需一种能够准确测量并区分车辆实际加速度和所处坡度的装置和计算方法。

发明内容

本发明的目的是针对现有技术的不足，提供一种车辆加速度及所处坡度的测量装置与计算方法，能够有效测量和区分车辆实际加速度和所处坡度。

本发明解决问题的技术方案是：提供一种车辆加速度及所处坡度的测量装置，包括加速度传感器、陀螺仪传感器、微控制器、电源模块和通信模块，所述加速度传感器、陀螺仪传感器、电源模块和通信模块分别与微控制器相连，所述加速度传感器为两轴式或三轴式。

进一步地，所述陀螺仪传感器为一轴或多轴陀螺仪传感器。

进一步地，所述微控制器还连接有温度传感器，所述微控制器内部设有温度补偿芯片。所述温度传感器用于检测所述测量装置的环境温度，所述温度补偿芯片用于计算加速度传感器输出量随温度的变化并对加速度传感器输出量进行温度补偿。

进一步地，所述测量装置设有外壳，所述外壳上设有减震器，所述减震器能够降低振动对测量装置的影响，提高测量准确度。

一种车辆加速度及所处坡度的计算方法，包括如下步骤：

(1)设定车辆前进方向为y轴，车辆底盘的垂直方向为z轴；

(2)计算加速度实际值a_实际值：

(2.1)通过加速度传感器沿y轴方向测得实时的加速度测量值a_测量值；

(2.2)通过加速度传感器沿z轴方向测得实时的坡度测量值的绝对值|θ_测量值|；

(2.3)计算车辆的加速度实际值：

当车辆处于上坡状态时：加速度实际值a_实际值＝a_测量值-g×sin|θ_测量值|；

当车辆处于下坡状态时：加速度实际值a_实际值＝a_浏量值+g×sin|θ_浏量值|；

其中，g为重力加速度；

(3)计算车辆所处的实际坡度值：

(3.1)在车辆启动时通过加速度传感器沿y轴测得初始坡度值θ₀，并用加速度传感器沿z轴的坡度测量值进行校对；

(3.2)通过陀螺仪传感器沿y轴测得坡度变化的角速度ω，进而计算坡度变化值△θ，计算公式为：

其中，t表示时间，t₀表示初始时间；

(3.3)计算车辆所处的实际坡度值：θ＝θ₀+△θ。