使用垂直加速度和横向加速度的倾斜弯道检测

摘要

一种倾斜弯道检测系统通过感测车辆的垂直加速度和横向加速度确定车辆在倾斜弯道上的存在。当所述垂直加速度和横向加速度中的每一者均大于先前感测到的垂直加速度和横向加速度，所述横向加速度小于预期参考横向加速度值，并且所述垂直加速度大于重力时，确定倾斜弯道。所述参考横向加速度值基于横摆角速率、转向角和车轮速度。当满足加速度条件时，由于车辆正在倾斜弯道上被驾驶，电子稳定性控制调整参数。一旦加速度条件不再有效，所述电子稳定性控制就返回正常操作。

说明书

背景技术

本发明涉及一种用于检测倾斜弯道驾驶条件以维持在倾斜弯道上驾驶的车辆的电子稳定性控制的操作的方法和设备。

电子稳定性控制（ESC）检测车辆条件并且提供稳定性控制以在转弯期间防止车辆翻转、减少侧滑和维持车辆控制。然而，在倾斜弯道上驾驶车辆的实例中，提供至ESC的加速度值和其它信息不符合预期值。因此，在这种条件下，ESC通常不能全面起作用。

图1图示设置在倾斜弯道22上的车辆20，该倾斜弯道22具有相对于水平成角度α的倾斜弯道。倾斜弯道22还具有未能在图1中图示并且限定弯道的弯曲程度的倾斜弯道半径R（倾斜弯道的道路的转弯的急剧度）。图1中的“V”表示车辆速度，并且“g”表示重力（大约为9.8米每二次方秒的加速度）。在车辆22不位于倾斜弯道上的情况下，车辆的横向速度为V²/R。当车辆20以角度α处于倾斜弯道上时，横向加速度为（V²cos(α)/R)-gsin(α)/R，该横向加速度总是具有小于V²/R的值。因此，对于倾斜弯道22上的车辆20而言，由于倾斜的表面，横向加速度总是小于在平坦的水平表面上预期的加速度。进一步地，相对于不设有倾斜弯道的车辆，在倾斜弯道22上行驶的车辆20的垂直加速度大于针对在倾斜道路上被驾驶的大多数车辆速度所预期的垂直加速度。车辆的垂直加速度被限定为垂直于道路表面和车辆。因此，垂直加速度不沿重力的方向（如当处于不倾斜的道路上那样）。如图1中所示，垂直加速度为gcos(α)/R+V²sin(α)/R。由于来自横向加速度的附加分量，倾斜弯道22中的车辆20的垂直加速度大于值g。因此，当角度α和倾斜弯道半径R两者都已知时，连同容易测得的车辆速度，直接计算产生横向加速度和垂直加速度的值。此外，当在倾斜弯道中驾驶时，垂直加速度几乎总是大于通常的垂直加速度g，并且横向加速度小于针对具体驾驶速度、横摆角速率、转向角和其它可测得的操作值所预期的通常的横向加速度。

在车辆操作系统中，不容易确定道路的倾斜弯道角度α和倾斜弯道半径R的值。因此，本发明涉及一种用于在不需要感测或者计算倾斜弯道角度α和/或倾斜弯道半径R的值的情况下确定车辆正被驾驶在倾斜弯道上的成本有效的方法。

发明内容

在一个实施例中，本发明提供一种用于确定车辆正进入倾斜弯道的方法，该方法包括：基于不包括横向加速度的参数确定车辆的参考横向加速度值；感测车辆的垂直加速度；感测车辆的横向加速度；以及通过以下步骤确定并且指示车辆正进入倾斜弯道：确定垂直加速度是否大于先前的垂直加速度以及横向加速度是否大于先前的横向加速度；确定垂直加速度是否大于恒定垂直加速度值；确定横向加速度是否小于参考横向加速度值的阈值百分比；并且在以下情况下提供指示车辆正进入倾斜转弯的倾斜弯道信号：1）感测到的垂直加速度和横向加速度大于先前感测到的垂直加速度和横向加速度，2）垂直加速度大于恒定垂直加速度值，以及3）横向加速度小于参考横向加速度值的阈值百分比。

在一些实施例中，用于确定参考横向加速度值的参数包括车辆的横摆角速率、转向角和车轮速度值。车辆上的横摆角速率传感器提供横摆角速率，并且车辆上的转向角传感器提供转向角。车轮速度值由车轮速度传感器提供。

在一些实施例中，该方法包括当感测到新的垂直加速度和新的横向加速度时变换（shift）垂直加速度和横向加速度；确定新的垂直加速度是否大于变换的垂直加速度以及新的横向加速度是否大于变换的横向加速度；确定新的垂直加速度信号是否大于恒定的垂直加速度值；确定新的横向加速度是否小于参考横向加速度值的阈值百分比；以及在以下情况发生预定次数时提供倾斜弯道信号：1）新的垂直加速度和横向加速度大于变换的垂直加速度和横向加速度；2）新的垂直加速度大于恒定的垂直加速度值；以及3）新的横向加速度小于参考横向加速度值的阈值百分比。

在另一实施例中，本发明提供一种用于确定车辆在倾斜弯道中的操作以维持电子稳定性控制的操作的倾斜弯道检测系统，该系统包括：垂直加速度传感器，其固定至车辆以便感测该车辆的垂直加速度；横向加速度传感器，其固定至车辆以便感测该车辆的横向加速度；以及处理器和存储器，该存储器储存指令，当由处理器执行该指令时，引起系统：基于不包括横向加速度的参数确定车辆的参考横向加速度值；确定垂直加速度是否大于先前的垂直加速度以及横向加速度是否大于先前的横向加速度；确定垂直加速度是否大于恒定的垂直加速度值；确定横向加速度是否小于参考横向加速度值的阈值百分比；以及在以下情况下提供指示车辆正进入倾斜转弯或者在倾斜转弯上的倾斜弯道信号：1）感测到的垂直加速度和横向加速度大于先前感测到的垂直加速度和横向加速度，2）垂直加速度大于恒定的垂直加速度值，以及3）横向加速度小于参考横向加速度值的阈值百分比。

在另一实施例中，本发明提供一种用于确定车辆正进入倾斜弯道的方法，该方法包括：基于不包括横向加速度且包括转向角的参数确定车辆的参考横向加速度值；感测车辆的垂直加速度并且变换该垂直加速度以及感测另一垂直加速度；感测车辆的横向加速度并且变换该横向加速度以及感测另一横向加速度；以及确定感测到的垂直加速度是否大于先前变换的垂直加速度以及横向加速度是否大于先前变换的横向加速度；确定垂直加速度是否大于对应于重力的恒定的垂直加速度值；确定横向加速度是否小于参考横向加速度值的阈值百分比；在以下情况下使计数器递增：1）感测到的垂直加速度和横向加速度大于变换的垂直加速度和横向加速度，2）感测到的垂直加速度大于恒定的垂直加速度值，以及3）感测到的横向加速度小于参考横向加速度值的阈值百分比；以及在以下情况中的至少一者下使计数器递减：感测到的垂直加速度不大于恒定的垂直加速度值和感测到的横向加速度不小于或者等于参考横向加速度值的阈值百分比。

在一些实施例中，该方法包括当计数器的递增的值大于N2时设定指示车辆处于倾斜弯道中的标识，以及当计数器的递增的值小于N1时设定指示车辆不处于倾斜弯道中的标识。

在一些实施例中，被储存以便由计数器使用的值N2至少等于4，阈值百分比大约为70％，并且恒定垂直加速度值大约为9.8米每二次方秒。

本发明的其它方面将通过考虑详细描述和附图而变得显而易见。

附图说明

现有技术的图1示出设置在倾斜弯道上的车辆的绘图。

图2示出倾斜弯道检测系统的框图。

图3示出用于感测和确定正在倾斜弯道上驾驶车辆的流程图。

具体实施方式

在详细解释本发明的任何实施例之前，要理解的是，本发明在其应用方面不限于在以下描述中所阐述的或者在以下附图中图示的部件的构造和布置的细节。本发明能够实现其它实施例并且能够以各种方式被实践或者实施。

图2中示出的倾斜弯道检测系统30包括电子稳定性控制（ESC）34。该ESC 34操作以控制车辆的稳定性，并且包括处理器和存储器。已知ESC 34使侧滑最小化，以防止车辆翻转并且以其它方式使车辆的操作稳定。

倾斜弯道检测系统30包括横摆角速率传感器38、转向角传感器40和车轮速度传感器42。横摆角速率传感器38检测车辆的转向不足和转向过度。通常，车轮速度传感器42具有为车辆的每个车轮设置的感测装置。

图2中所示的倾斜弯道检测系统30进一步包括垂直加速度传感器44和横向加速度传感器46。虽然在图2中被示为两个单独的框，但是在一些实施例中，加速度传感器44、46安置在共同的外壳中。如上文关于图1中所示的布置所阐述的那样，横向加速度被确定为相对于倾斜道路的表面是水平的，并且垂直加速度被取向为相对于倾斜道路的表面是垂直的。

最后，ESC 34接收来自倾斜弯道检测系统30的传感器38、40、42、44、46的信息，所述传感器38、40、42、44、46经由通信网络50进行通信。该通信网络50是CAN总线、Flex-Ray总线或者其它通信布置。

更具体地，横摆角速率传感器感测车辆的横摆角速率，并且转向角传感器40感测车辆转向角。通过网络50向ESC 34提供横摆角速率和转向角。进一步地，车轮速度传感器42感测车辆车轮速度并且将其提供至ESC 34。ESC 34根据横摆角速率、转向角和车轮速度计算参考横向加速度值（A_yref）。该参考横向加速度值A_yref基于已知的公式，该公式未考虑在倾斜弯道中被驾驶的车辆或者未针对在倾斜弯道中被驾驶的车辆进行调整。

同样地，ESC 34从垂直加速度传感器44接收原始垂直加速度值。如果必要，则ESC 34包括用于垂直加速度传感器44的传感器偏移。从原始垂直加速度中减去该传感器偏移以补偿传感器漂移，从而产生垂直加速度值（A_zs）。

ESC 34还接收来自横向加速度传感器46的原始横向加速度值，并且如果必要，则减去传感器偏移以补偿传感器漂移，并且因此获得横向加速度值（A_ys）。

图3的流程图60中阐述图2的倾斜弯道检测系统30的操作。流程图60是由ESC 34的处理器和存储器执行的多个同时操作或者算法中的一种。

在步骤61处，倾斜道路检测标识或者信号被设定为“假”，从而意味着车辆不处于倾斜道路上。在该默认条件之后，流程图60进行到步骤62。

在图3的步骤62处，ESC 34的计数器被初始化至零值，并且如上文所阐述的那样感测横向加速度A_ys和垂直加速度A_zs的值。加速度值被储存在ESC>yref的值。倾斜弯道检测系统30的ESC>

在步骤64处，ESC 34将先前测得的A_ys和A_zs的值储存为A_ys1和A_zs1。基本上同时地，ESC>ys2和垂直加速度A_zs2确定新值。通常在几毫秒中或者更快地获得该新值。该程序然后进行到决策步骤68。

在决策步骤68处，ESC 34确定是否A_zs2>>zs1且A_ys2>A_ys1。如果垂直加速度和横向加速度的最近值不大于先前值，则不存在进入倾斜弯道，并且程序返回步骤64。在步骤64处，A_zs2的垂直加速度值被变换为A_zs1，并且确定垂直加速度A_zs2的新值。再次地，在步骤64处，A_ys2的横向加速度被变换为A_ys1，并且确定新的垂直加速度A_ys2。该算法然后返回步骤68。

在该实例中，在决策步骤68处，垂直加速度值A_zs2>A_zs1且横向加速度值A_ys2>A_ys1。因此，横向加速度和垂直加速度两者均在增加，并且ESC>

在决策步骤70处，ESC 34确定垂直加速度值A_zs2是否大于已知的恒定加速度值A_zg。A_zg对应于重力，其为大约9.8米每二次方秒。当车辆正进入倾斜弯道或者在倾斜弯道上驾驶时，A_zs2的测得值或者确定值大于重力加速度。

在决策步骤70处，由ESC 34执行的算法还确定横向加速度A_ys2是否小于X％×A_yref，其中，A_yref是如上文所讨论的那样计算得到的参考横向加速度值。在一个实施例中，常数X的值为70。因此，横向加速度A_ys2的值必须小于参考横向加速度值A_yref的阈值百分比70％。在一些实施例中，横向加速度A_ys2必须在参考横向加速度值A_yref的30％和70％的阈值百分比范围内。也预想到其它范围，诸如20％至80％的阈值百分比范围。在不满足垂直加速度和横向加速度的上述条件中的一者或者两者的实例中，ESC>

在决策步骤74处，将储存在ESC 34的存储器中的递减的计数器的值与负的预定或者编程的常数值N1相比较。如果计数器不具有甚至小于负值N1的负值，则程序返回步骤64并且再次重复步骤64和68。

如果在决策步骤74处，计数器的值比值N1更负，则程序进行至步骤76。在步骤76处，确定不存在倾斜弯道，并且设定信号或者标识：“假”以指示车辆不处于倾斜弯道上。此后，程序返回开始步骤62。在步骤62处，计数器被重新初始化或者清除，通常重新初始化或者清除至零值。

返回步骤70，如果垂直加速度值A_zs2大于重力A_zg并且横向加速度值A_ys2小于计算得到的参考横向加速度值A_yref的70％的阈值百分比，则程序进行至步骤80。在步骤80处，使ESC>

在决策步骤84处，ESC 34确定递增的计数器是否具有大于正计数器值N2的值。为了为计数器获得大于N2的值，加速度值必须使得程序经由步骤64、68、70、80被执行预定的次数，而不转向至步骤72，并且使计数器递减足够的次数以抵消计数器的递增。如果递增的计数器不大于N2，则程序返回步骤64。如果使计数器递增至大于N2的值，则程序进行至步骤86。

在步骤86处，ESC 34将储存的信号或者标识设定为倾斜弯道检测：“真”。因此，认为车辆在倾斜弯道上驾驶。更改ESC 34的操作以考虑在倾斜弯道上操作的车辆。一旦储存在存储器中的标识被设定为“真”，则算法在步骤62处重新初始化，并且以倾斜弯道标识设定操作，直到程序进行至步骤76，其中，在不再检测到倾斜弯道时，标识被设定为“假”。此后，ESC 34如同车辆不在倾斜弯道上被驾驶那样操作，并且不针对通常的驾驶状态做出调整。

图3的流程图是出于解释的目的。在一些实施例中，图3的流程图的步骤的顺序是不同的。图3示出本发明的一种布置。

在一些实施例中，上文描述的倾斜弯道检测系统是设有包括用于使车辆操作稳定的其它ESC程序的ESC 34的算法或者计算机程序。

在一些实施例中，倾斜弯道检测系统的一部分或者全部均设在单独的电子控制单元（ECU）中。这种ECU向ESC 34提供控制信号。

因此，除了其它特征之外，本发明提供一种用于确定车辆正在倾斜弯道中被驾驶以确保ESC的恰当操作的方法和系统。以下权利要求中阐述了本发明的各种特征和优点。