确定机动车辆加速度的方法和装置

本发明涉及一种确定机动车辆加速度的方法和装置。

通过例如某种类型的加速度计或者可替换地通过测量车轮的速度并相对于 时间求微分来测量车辆加速度显然是已知的。不幸地的是，车辆由于其悬架等 等以及传动系统由于其柔度在一定频率具有动力学表现谐振，该频率在汽车中 可以低至2Hz，在更大的车辆中还小。这会在被测加速度信号中产生相应的振 荡。信号噪声也是一个问题。可以过滤该信号以提高其质量，但是具有足够长 的时间常数以去除低频振荡的滤波器会引入明显的时间延迟。

在结合用于车辆动力系控制的电子系统中可以遇到该问题。实际上已经研 制了本发明在一种系统中使用，该系统利用所谓的“扭矩控制”型(该术语在 本领域中是公知的，并且例如在授予Torotrak(Development)Limited的欧洲 专利832376及其美国同族US6071209中描述了这种类型的传动装置)连续可 变的传动装置控制动力系。在这种传动装置中，不是直接设置变速器比，而是 传动比能够根据发动机和车辆速度的改变而改变。为了确定比率变化的速度， 需要车辆加速度。在控制动力系中需要不同目的比率变化的速度。如果将简单 的低通滤波器与足够长的时间常数一起使用，以从车辆加速度的被测值中去除 低频振荡，则控制系统的响应速度将是不能接受的折衷。

根据本发明的第一个方面，提供一种确定机动车辆加速度的方法，包括得 到高通滤波加速度信号和低通滤波加速度信号，所滤波的加速度信号之一是基 于应用于车辆净驱动力得到的，而另一个是通过测量得到的，将该两个滤波加 速度信号相加以得到表示车辆加速度的输出信号。

现在，参照附图，仅通过举例描述本发明的特定实施方式，其中：

图1是体现本发明的软件实现的滤波策略的方块图；

图2是在图1的策略中使用的实际滤波器，其还是以方块图的形式更详细 地表示。

图3是表示实际的和测量的车辆速度值(垂直轴)对时间(水平轴)的曲 线图。

下面描述的本发明的实施方式提供了表示车辆速度和加速度的改进的质量 信号，并且利用测量的和预测的车辆速度/加速度值的组合实现。

预测的车辆加速度值在由车辆的动力系和制动应用的力的基础上获得。在 图1中，在框10输入的变量TrqWhlEst表示扭矩的预计的、未滤波值，该扭 矩通过动力系应用到车辆的从动轮，并且从该动力系的电子模型获得。在12 将该扭矩除以车辆从动轮的滚动半径，给出由该动力系应用的力的值 (ForceDrive)，以加速该车辆。为了允许制动应用额外的力，测量制动压力， 然后基于该制动的压力/力特性计算制动力(图1中的ForceBraking)。制动压 力和制动力之间的关系基本上是线性的，因此这是直接的计算。图1中标为14 的功能块接收ForceBraking和ForceDrive，以及车辆行进的方向(正向/反向) 和车辆驱动控制的位置的指示，并且根据它们输出制动力的校正值 ForceBrakingCorr。在18，将其加到ForceDrive，给出表示由发动机和制动应用 的净驱动力的未滤波的信号ForceVehEstRaw，以加速车辆。

将信号ForceVehEstRaw传到多阶滤波器20，其可以在图2中更详细地看 到，并且包括一系列用于滤波该净驱动力信号ForceVehEstRaw的数字实现的 低通一阶滤波器22，还包括另一系列用于滤波车辆速度信号的相同的滤波器 24，如下所述。将一个滤波器，诸如将22的输出(Out或Output)送到其相 邻的22’以及其系列中等等的输入(In或Input)，以便它们一起提供具有相对 灵敏的频率截止和时间常数TC的高阶低通滤波器，该时间常数TC是输入到 该滤波器的公共参数。

术语“低通滤波器”是本领域的技术人员公知的，在此使用的是其常规的 含义，指的是能够通过选定频率(由时间常数规定)但是排斥更高的频率的信 号分量的滤波器。在此还使用了术语“高通滤波器”，也使用的是其常规并且 公知的含义，指的是通频带从选定频率向上延伸、排斥更低的频率的滤波器。

滤波器20输出的是作用于车辆的力的低通滤波的估计值ForceVehEstFilt (图1)。在26，从未滤波的值ForceVehEstRaw将其减去，以提供有效的高通 滤波型式ForceVehEstHPFilt。然后将其输入到车辆的自适应模型28。该模型用 来输出车辆加速度的高通滤波估计值AccVehEstHPFilt。

最简单的可行模型28仅包括将驱动力ForceVehEstFilt除以车辆质量所得 到的商。对于更精确的来说，需要考虑车辆质量、道路坡度、阻力以及潜在的 其它因素。质量和坡度当然是变量，并且不能直接测量。因此需要适应更完善 的模型，其基于车辆的响应校正这些变量。

已经基于车辆质量和应用于其的力得到AccVehEstHPFilt。另一种得到车 辆加速度的值的方法是测量车辆速度，并且相对于时间求微分。在图1中，被 测车辆速度本身是一个加入了大量噪声的信号，其在30由SpdVeh表示，并且 输入到多阶滤波器20，特别输入到滤波器24的系列。将得到的低通滤被信号 传到数字微分器32，以提供车辆加速度的低通滤波估计值AccVehFiltRaw。

在34，将高通滤波信号AccVehEstHPFilt与低通滤波信号AccVehFiltRaw 相加，以在35提供输出信号AccVehFilt，该输出信号非常精确地接近车辆加速 度的真实值，如试验证实的一样。由于驱动线振荡，已经通过对被测车辆速度 信号进行低通滤波将低频噪声去除。由低通滤波器引入的时滞已经通过增加基 于传动/制动力的加速度的高通滤波估计值校正。

现在解释如何得到车辆速度的可用值，注意到车辆加速度的低通滤波值 AccVehFiltRaw由被测车辆速度的微分得到，其被传送给乘法器36，该乘法器 还接收多阶滤波器20的时间常数TC。将AccVehFiltRaw乘以TC给出偏移量 SpdVehFiltOfst，其是由于滤波器20的时滞引入的车辆速度的实际值和滤波值 之间的差异。在38，将该偏移量与低通滤波被测车辆速度信号SpdVehFiltBase 相加，以给出改进的、滤波的车辆速度信号SpdVehFilt。

图3是为了使偏移量SpdVehFiltOfst的重要性更清楚。VA表示实际的车辆 速度，在本范例中，其是对应于恒定的车辆加速度的直线。在实际速度VA和 被测滤波信号VFILT之间具有由时间常数TC确定的时滞。因此，对任意选定的 时间点t0，滤波信号VFILT的值SpdVehFiltBase不同于实际速度Spd。在所示的 范例中，该差异等于滤波信号VFILT的坡度，将该滤波信号乘以时滞TC。加上 偏移量SpdVehFiltOfst，如上所述地计算，这样给出值SpdVehFilt，该值等于真 实值Spd。该偏移量仅在本范例中精确地校正，因为车辆加速度是恒定的。如 果加速度变化，则在SpdVehFilt和Spd之间会有一些偏差，但是本方法在未处 理的滤波值之上提供了一种重大的改进。

复位(Reset)功能块42接收被测以及滤波的车辆速度信号SpdVeh和 SpdVehFilt并且当这些指示车辆静止时复位滤波器20。图1和2中所示的所有 的功能块典型地通过适当的程序微处理器实现。