在车辆重量计算中补偿车身侧倾的方法

李华

摘要：当车辆不对称地装载时，如车辆的驾驶员和乘客侧的重量不相等时，可能会发生侧倾，车身侧倾将导致沿每个轴的悬架挠度和行驶高度变化，从而导致底盘不再与地面平行，影响汽车操纵的稳定性和乘客乘坐的舒适度。本文通过使用支撑杆和悬架的特性来调整重量测量值以计算侧倾角，从而补偿了支撑杆的影响，并使用实心轴的特性和传感器测量值来调整重量测量值，从而补偿了实心轴的影响。其中，车辆传感器数据用于计算车身侧倾，将身体侧倾与动态计算的侧倾阈值进行比较，如果车身侧倾超过侧倾阈值，则确定重量调整。

关键词：车身，侧倾，传感器，重量调整

1、引言

车身侧倾是制约汽车操纵稳定性和乘坐舒适度的重要因素[ ]。悬架作为车身的重要组成部分，是连接车身与车轮所有零部件的总称，悬架传递着车轮与车身之间所有的力与力矩，隔绝和衰减路面振动对車身的影响。提高乘坐舒适性，同时悬架需要使车轮具有良好的抓地性能，保证车辆行驶的安全性[ ]。悬架侧倾角刚度的大小对车身的侧倾角有影响[ ]，若侧倾角刚度过小，则侧墙角过大，导致乘员缺乏舒适感和安全感;反之，将会导致成员缺乏汽车侧翻时的感觉，并且如果汽车后轮的侧倾角刚度过大，则会使汽车增加过多转向的可能[ ]。

人们对高性能汽车悬架的要求和科学技术的进步使汽车悬架技术也从单一的被动减震模式向主动和半主动减震模式发展[ ]，主动悬架或半主动悬架在其控制器的控制下，能更好的隔绝路面振动，增强路面的抓地力，在提高车辆乘坐的舒适性同时，保证车辆行驶的安全性。基于整车模型的主动悬架控制需要考虑多个悬架协调控制，其对车辆的舒适性控制也从单一的垂向运动抑制变为垂向、俯仰与侧倾多个方向运动的联合抑制[ ][ ]。车辆转向侧倾的主动转向控制是根据车辆当前的行驶速度，限制车辆转向角的大小，保证车辆转向时的侧倾运动在安全范围内，并建立车辆转向侧倾模型，分析车辆转向时的侧倾动力学特性，设定了车辆的侧倾的门限值，当预测到车辆的侧倾运动要超过门限制时，通过主动转向系统附加一个转角，减小车辆总的转向角，使车辆处于安全行驶状态[ - ]。主动悬架或半主动悬架控制车辆转向侧倾运动时根据车辆转向时的状态计算出车辆车身的侧倾力矩，然后控制主动悬架或半主动悬架产生反侧倾力矩，使车身保持平稳[ - ]，通过侧倾力矩分配来控制车辆转向，使车辆处于转向不足，从而保证车辆不侧翻。

本文研究了一种在计算车辆的重量时补偿车身侧倾的方法，该方法通过从车辆的传感器接收传感器数据并基于传感器数据确定车辆的重量和车辆的车身侧倾，然后将车身侧倾与阈值进行比较，如果满足侧倾阈值，则基于确定的车身侧倾和车辆悬架系统的特性来调整车辆的确定重量，如果不满足侧倾阈值，则不需要重量调整。

2、车辆重量计算中补偿车身侧倾方法

对于使用行驶高度传感器的车辆重量计算系统，由于力是通过力拉杆传递的，而不是通过其他悬架元件传递，因此拉力杆的测量结果可能导致重量测量不准确。另外，对于包括实心轴的车辆，力可能通过实心轴传递，从而在重量计算中产生误差。本文研究了一种在车辆重量计算中补偿车身侧倾的方法和设备。该方法通过使用支撑杆和悬架的特性来调整重量测量值以计算侧倾角，从而补偿了支撑杆的影响，并通过使用实心轴的特性和传感器测量值来调整重量测量值，从而补偿了实心轴的影响。其中，车辆传感器数据用于计算身体侧倾，将身体侧倾与动态计算的侧倾阈值进行比较，如果身体侧倾超过侧倾阈值，则确定重量调整。该方法的具体研究内容如下。

图1为车辆重量计算系统框图，该重量计算系统包括传感器，重量确定器，侧倾补偿器和车辆系统接口。重量计算系统输出校正车辆重量，重量计算系统可以在车辆的动力总成控制单元（PCU）中实现。

该系统中传感器将传感器数据输出到重量确定器和侧倾补偿器，重量计算系统经由车辆的控制器局域网（CAN）系统与传感器通信。车辆CAN系统允许重量计算系统与具有主机的传感器通信，传感器可以通过任何合适的方式与重量计算系统通信。重量确定器使用从传感器接收的数据来计算车辆重量，例如，重量确定器使用悬架的性质（例如，弹簧刚度）来计算车辆的每个车轮上的负载，并且将每个确定的负载求和以确定总负载。当计算车辆的总重量时，侧倾补偿器补偿车辆的体侧倾，侧倾补偿器可以计算校正因子以调节权重确定器，校正因子可以用于将由重量确定器计算出的重量调整为校正后的车辆重量。

车辆系统接口允许重量确定器和侧倾补偿器与车辆的其他系统对接，车辆系统界面可以使用校正后的车辆重量来修改车辆的系统以解决车辆的重量并可以修改车辆的动力转向系统。车辆系统接口也可以与输出设备连接以向用户警告校正后的重量。

图2为倾侧补偿器框图，包括传感器输入，侧倾计算器，侧倾阈值比较器，重量调节器，阈值确定器，力角特性确定器，行驶高度传感器，倾斜传感器，加速度计，拉杆应变仪和其他传感器。

其中行驶高度传感器测量与车辆的每个车轮相关联的行驶高度以及车辆悬架系统的每个悬架元件的偏转。倾斜传感器测量车辆的倾斜。加速度计测量车辆相对于地球重力矢量的倾斜加速度计输出的大小与该加速度计的身体侧倾的正弦成比例。拉杆应变仪测量拉杆中的应变。传感器输入，用于从车辆的传感器接收传感器数据，指示相关的传感器值。侧倾计算器使用传感器输入提供的传感器数据来计算车辆的侧倾角（车身侧倾）。侧倾阈值比较器将侧倾计算器计算出的侧倾角与阈值确定器确定的阈值进行比较，以确定侧倾角是否满足阈值。重量调节器可以使用由力角特性确定器确定的力角特性计算权重调整因子，悬架力角特性由力角特性确定器确定。阈值确定器确定滚动阈值比较器要使用的合适阈值，侧倾阈值可以是与车辆的构造，模型和或悬架系统相关联的静态值，侧倾阈值可以通过实验确定，也可以基于凭经验确定的车辆悬架系统的特性来确定动态侧倾阈值。因为车辆的悬架系统会随着年龄而磨损，如悬架或拉杆的刚度由于磨损而减小，阈值确定器可以适当地修改侧倾阈值。力角特性确定器确定由重量调节器518使用的悬架力角特性，力角特性可以基于车辆的制造，模型或悬架系统来确定，也可以基于实验数据来确定，当车辆的悬架系统随着年龄而磨损时，力角特性确定器可以适当地修改力角特性。

图3 为车辆重量确定中补偿非对称负载的方法流程图，传感器输入从车辆的传感器接收传感器数据，在已经接收和计算了所有传感器数据之后，侧倾计算器然后可以使用三角关系来确定车辆的体侧倾。一旦已经计算出身体侧倾，则阈值确定器确定与车辆相关联的侧倾阈值，倾侧阈值可以基于车辆的制造、模型和悬挂系统来确定，也可以根据实验来确定，倾侧阈值有时也是根据悬挂系统的寿命。环境条件等动态变化的。一旦确定了侧倾阈值，则侧倾阈值比较器确定车辆阈值是否满足侧倾阈值，如果满足侧倾阈值，则需要进行重量调整，如果不满足侧倾阈值，则不需要重量调整。

3、车辆重量计算中补偿车身侧倾方法处理器平台

图4为实现本论文所提出方法的处理器平台框图，该处理器平台可以通过服务器，个人计算机，工作站，自学习机器，移动设备（例如，手机，智能电话，平板电脑等）或任何其他类型的计算设备实现。该处理器平台由硬件处理器，总线，易失性存储器，非易失性存储器，接口电路，输入设备，输出设备，用于存储软件和/或数据的大容量存储设备，可执行指令以及网络设备等组成。

此平台的硬件处理器由集成电路，逻辑电路，微处理器，GPU，DSP或控制器来实现，处理器经由总线与包括易失性存储器和非易失性存储器的主存储器通信。易失性存储器可以由同步动态随机存取存储器（SDRAM），动态随机存取存储器（DRAM）或任何其他类型的随机存取存储器设备来实现。非易失性存储器可以由闪存或其他存储设备来实，访问主存储器是由存储器控制器控制。接口电路可以通过任何类型的接口标准来实现，例如以太网接口，通用串行总线（USB），Bluetooth?接口，近场通信（NFC）接口或PCI Express接口。输入设备连接到接口电路，输入设备允许用户将数据或命令输入到处理器中。输出设备也连接到接口电路。接口电路通常包括图形驱动器卡，图形驱动器芯片或图形驱动器处理器，还包括通信设备，例如发射机，接收机，收发器，调制解调器，住宅网关，无线接入点或网络接口，以促进与外部机器的数据交换。大容量存储设备包括软盘驱动器，硬盘驱动器，光盤驱动器，蓝光磁盘驱动器，独立磁盘冗余阵列（RAID）系统和数字多功能磁盘（DVD）驱动器。机器可执行指令用来实现图3的方法流程。

上述的传感器输入，侧倾计算器，侧倾阈值比较器，重量调节器，阈值确定器以及力角特性确定器等均在此平台上实现。

4、结论

本文提出了一种在计算车辆的重量时补偿车身侧倾的方法，该方法通过从车辆的传感器接收传感器数据并基于传感器数据确定车辆的重量和车辆的车身侧倾，然后将车身侧倾与阈值进行比较，如果满足侧倾阈值，则基于确定的车身侧倾和车辆悬架系统的特性来调整车辆的确定重量，如果不满足侧倾阈值，则不需要重量调整。该方法在使用现有传感器的重量计算中考虑了车身侧倾，正确补偿车身侧倾，可以更准确地确定车辆的重量，从而可以更准确地确定零件寿命。

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