一种车辆爆胎后主动安全控制方法技术

本发明专利技术公开了一种车辆爆胎后主动安全控制方法。该方法主要包括以下步骤：首先，利用胎压传感器和车速传感器实时获取胎压信号和车速信号，如果检测到车辆发生爆胎，并判断车速是否大于驾驶员可控车速，如果大于驾驶员可控车速，EPS系统主动接管转向控制；利用EPS系统的回正控制模式快速纠正前轮转向。其次，利用大力点刹控制车辆减速，通过转矩传感器获得偏驶力矩，EPS系统配合刹车制动，产生相应的转向控制力矩，应对每次点刹产生的冲击，达到维持航向的同时，使车辆速度降低，直至车速降到驾驶员可控车速，EPS系统退出主动接管。该方法不仅能够充分利用EPS系统自带的优势，并且能够避免爆胎导致方向盘的失控跑偏。

An active safety control method after vehicle tire burst

The invention discloses an active safety control method after vehicle tire burst. The method mainly includes the following steps: firstly, tire pressure and speed signals are acquired by tire pressure sensor and speed sensor in real time. If tire burst is detected, and whether the speed is greater than the driver's controllable speed is judged. If the speed is greater than the driver's controllable speed, the EPS system takes over the steering control actively. The return control mode of the system can quickly correct the front wheel steering. Secondly, the steering control torque is obtained by torque sensor. EPS system cooperates with brake to produce corresponding steering control torque. The impact produced by each brake is dealt with to maintain the course and reduce the vehicle speed until the vehicle speed drops to the driver's controllable speed. Withdraw from active takeover. This method can not only make full use of the advantages of EPS system, but also avoid the runaway steering wheel caused by tire burst.

【技术实现步骤摘要】
一种车辆爆胎后主动安全控制方法
本专利技术涉及电动助力转向系统、电动车辆主动安全控制领域，尤其涉及一种车辆爆胎后主动安全控制方法。
技术介绍
车辆行驶中爆胎往往会引发极为严重的交通事故，尤其当车速较高时，甚至造成车毁人亡的后果，因此如何在爆胎后通过主动控制保证车辆的行驶安全性成为了主动安全领域的一大难题。此外，伴随着电动助力转向(EPS)系统成为当代车辆的标配，若能开发出基于爆胎偏航姿态的EPS主动控制系统，必将达到充分节约成本与良好安全保障于一体的效果。目前，针对爆胎车辆控制方法，国内外一些著名研究机构和学术单位开展了大量工作，归纳总结主要分为以下几类：(1)一种是基于ABS和ESP的爆胎车辆控制方法，该技术的核心是采用电子控制单元实时采集爆胎信号和车速信号，根据采集的爆胎信号，利用ESP的电子控制单元控制关闭节气门和发动机，产生紧急制动；同时，当车速超过设定的阈值时，对方向盘进行锁死。该技术的缺点是紧急制动过程中车辆侧向附着性能变差，加之方向盘锁死，制动性能受限，容易发生侧翻事故，并且该套系统配置较高，成本很高；(2)另一种是基于转向的爆胎车辆控制，该技术的核心是通过爆胎压力传感器检测到爆胎信号时，启动爆胎预警装置，通过电控离合器接通转向电机，从而控制汽车转向。该技术的缺点是并没有充分利用转向系统自带的优势；当速度较高时，也没有考虑制动减速，仅依靠单一的转向控制仍存在较大的安全隐患。通过以上分析可知当前的爆胎控制技术主要存在以下缺点：首先爆胎后单一的制动减速控制，并没有考虑方向盘的转向，车辆的驶向仍需要由驾驶员来操作；其次，爆胎转向控制过程中，并没有充分利用电动助力转向系统自带的优势，且系统配置较高，成本昂贵，应用前景较差。
技术实现思路
本专利技术为弥补现有爆胎控制技术存在的缺陷，克服爆胎导致车辆偏航和失稳造成的人员伤亡和财产损失，提出一种车辆爆胎后主动安全控制方法，实现车辆突然爆胎后，EPS系统可以主动接管驾驶员进行转向，并结合适当的刹车控制，完成主动纠偏，保证车辆的行驶稳定性，直至车速下降到驾驶员可控车速，EPS系统退出主动接管转向控制。为了达到上述目的，本专利技术采用的技术方案如下：本专利技术提出的一种车辆爆胎后主动安全控制方法，该方法主要是基于EPS系统对爆胎后的车辆进行主动接管转向控制的实现，利用EPS系统的回正控制模式快速纠偏爆胎瞬间方向盘冲击导致的偏航；此外，通过控制器实时纠正方向盘回正后爆胎引起的持续偏航，并在刹车制动减速过程中，EPS系统仍可合理稳定的主动纠偏，配合驾驶员的刹车操作，应对每次刹车产生的偏航，直至车速下降到驾驶员可控车速，EPS系统退出主动接管。所述EPS系统包括方向盘、输入端扭矩传感器、扭矩角度传感器、转向柱总成、输入端扭矩传感器、磁粉制动器、信号发生器、ECU控制器、电机、电流电压传感器、输出端电机、数据采集卡、信号放大器、电机驱动器、车速和发动机转速信号发生器、运动控制器、胎压传感器的系统。所述爆胎后EPS系统主动接管是指首先，根据胎压传感器检测胎压信号，并将其存储到ECU中进行处理。当发生爆胎时，EPS系统快速主动接管转向，这里需要设计EPS协调控制器，保证爆胎前后，实现EPS系统从常规转向控制模式快速切换为主动接管转向模式。其次，设计电流补偿控制算法，应对爆胎瞬时引起的方向盘冲击，保证EPS协调控制器快速切换的平滑性。所述爆胎后EPS接管回正是指在EPS系统在完成快速且平缓的主动接管转向控制后，根据角度传感器实时获取的方向盘角度信息，并判断是否处于回正状态；若没有回正，则利用EPS系统自带的回正控制模式，保证车辆能够维持航向行驶。所述纠正爆胎带来的持续偏航是指在完成方向盘快速回正控制后，通过转向力矩传感器，得到偏驶力矩，通过该力矩变化以及幅度来设计了一种自适应滑模变结构控制器，控制转向盘输入转向力矩，保证所需大电流的跟随性，从而使方向盘维持航向。所述应对每次点刹车产生的偏航是指，在EPS系统主动纠偏的过程中，同时需要对车辆进行大力点刹制动，使车辆减速到驾驶员可控车速，而每次的点刹会加剧车辆的偏航；在此，根据加装在刹车踏板上的位移传感器，建立基于刹车踏板开合度与冲击力矩关系，利用磁粉制动器，配合EPS系统的伺服电机实时控制转向力矩，从而应对每次点刹产生的方向盘冲击。通过车速传感器实时获取的车速信息，并判断车速是否小于驾驶员可控车速；若小于，则EPS系统退出主动接管转向；若大于，则重复上述步骤，直至满足要求。本专利技术有益技术效果如下：(1)本专利技术提出的一种车辆爆胎后主动安全控制方法，在爆胎发生时，电动助力转向系统可以快速主动接管转向，替代驾驶员转向控制；同时，在驾驶员刹车减速过程中，电助力转向系统仍可以合理稳定的主动纠偏，配合驾驶员的刹车操作，直至车速下降到安全车速，电助力转向系统退出主动控制。最后针对EPS系统接管转向控制后，设计相应的控制算法，并进行了硬件在环实验验证。本专利技术不仅能够保证爆胎车辆维持未爆胎时的航向行驶，而且有效避免了车轮突然爆胎，驾驶员误操作导致的车辆偏航程度加剧，进而造成的人员伤亡和财产损失。(2)本专利技术提出的一种车辆爆胎后主动安全控制方法，有效避免了单一的制动控制、方向盘锁死或单一的转向控制造成的车辆失稳或车速较高情况下，转向过度等弊端，保证爆胎车辆行驶安全性、稳定性和舒适性。(3)本专利技术在EPS系统主动接管转向控制后，利用了EPS系统的回正控制模式应对爆胎和刹车产生的方向盘冲击，实现方向盘快速回正，并维持航向的目的；充分利用了电动助力转向系统自带的优势，达到了充分节约成本与良好安全保证于一体的效果，开拓了EPS系统的研究价值和开发空间，为无人驾驶技术提供了参考。附图说明图1为本专利技术的电动助力转向系统结构简图；图2为本专利技术一种车辆爆胎后主动安全控制方法流程图。具体实施方式以下结合附图和具体实施例对本专利技术做进一步的详细说明。如图1所示，本专利技术一种车辆爆胎后主动安全控制方法，电动助力转向系统总成包括方向盘(1)、输入轴(2)、角度传感器(3)、扭矩传感器(4)、减速器(5)、输出轴转矩传感器(6)、磁粉制动器(7)、ECU(8)、伺服电机(9)、离合器(10)、输出轴(11)、固定支架(12)、EPS系统固定支架底板(13)。EPS的各个性能参数由传感器获取，将传感器获取的数据送入ECU中，并进行数据处理。在EPS试验中，在输出端装载模拟汽车在转向时EPS受到的阻力和冲击；采用伺服电机来模拟驾驶员转向操作；同时，利用伺服电机产生下面爆胎或制动减速产生的反冲击力矩，采用磁粉制动器来模拟提供转向阻力。为实现EPS系统在爆胎控制方面的积极作用，同时，为了验证一种车辆爆胎后主动安全控制方法中涉及的控制算法的有效性，需要完成电动助力转向系统的总体部件设计，具体如图1所示，其中包括方向盘(1)、输入轴(2)、角度传感器(3)、扭矩传感器(4)、减速器(5)、输出轴转矩传感器(6)、磁粉制动器(7)、ECU(8)、伺服电机(9)、离合器(10)、输出轴(11)、固定支架(12)、EPS系统固定支架底板(13)。通过数据采集卡采集各个传感器获取的性能信号，而信号放大器用来将传感器产生的微弱电信号转换为可以被采集的信号。运动控制器来控制EPS试验台架上的伺服电机对本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种车辆爆胎后主动安全控制方法，其特征在于：车辆爆胎后，EPS系统可以主动接管车辆方向控制，代替驾驶转向操作，并结合制动减速，保证爆胎车辆维持航向的同时，使车速降到驾驶员可控车速(一般20km/h)，EPS系统退出主动接管控制。所述方法的步骤如下：步骤一：利用胎压传感器和车速传感器实时检测爆胎信号和车速信号，并将信号传送至ECU进行处理；当未检测到车辆发生爆胎，EPS系统按照常规转向控制模式进行工作；当检测到车辆发生爆胎且车速高于驾驶员可控车速时，EPS系统主动接管车辆转向控制；步骤二：首先，利用EPS的回正控制模式控制伺服电机快速纠正前轮转向，并通过角度传感器实时获取方向盘角度信息，判断是否回正；其次，利用加载在助力单元下端的转向力矩传感器实时获取从转向系统传来的偏驶力矩，根据该力矩的变化以及幅度设计了一种自适应滑模变结构控制器，控制转向盘的输入转向力矩，使得EPS系统快速回到中间位置，克服爆胎引起的方向盘冲击力矩。步骤三：在EPS系统主动转向回正的同时，配合大力点刹控制，产生大阻尼力从而降低车辆速度，利用加载在刹车踏板上的位移传感器，建立刹车踏板开合度与冲击力矩的关系，通过磁粉制动器，配合电机缓冲刹车产生的方向盘冲击；每一次点刹导致的偏航，实时通过EPS的主动纠偏来完成方向盘回正，使爆胎车辆维持航向，并减速。步骤四：判断车速传感器获取的车速是否小于驾驶员可控车速，如果小于驾驶员可控车速，则重复步骤二到步骤四；如果大于驾驶员可控车速，直至减小至驾驶员可控车速，EPS系统退出主动接管。...

【技术特征摘要】
1.一种车辆爆胎后主动安全控制方法，其特征在于：车辆爆胎后，EPS系统可以主动接管车辆方向控制，代替驾驶转向操作，并结合制动减速，保证爆胎车辆维持航向的同时，使车速降到驾驶员可控车速(一般20km/h)，EPS系统退出主动接管控制。所述方法的步骤如下：步骤一：利用胎压传感器和车速传感器实时检测爆胎信号和车速信号，并将信号传送至ECU进行处理；当未检测到车辆发生爆胎，EPS系统按照常规转向控制模式进行工作；当检测到车辆发生爆胎且车速高于驾驶员可控车速时，EPS系统主动接管车辆转向控制；步骤二：首先，利用EPS的回正控制模式控制伺服电机快速纠正前轮转向，并通过角度传感器实时获取方向盘角度信息，判断是否回正；其次，利用加载在助力单元下端的转向力矩传感器实时获取从转向系统传来的偏驶力矩，根据该力矩的变化以及幅度设计了一种自适应滑模变结构控制器，控制转向盘的输入转向力矩，使得EPS系统快速回到中间位置，克服爆胎引起的方向盘冲击力矩。步骤三：在EPS系统主动转向回正的同时，配合大力点刹控制，产生大阻尼力从而降低车辆速度，利用加载在刹车踏板上的位移传感器，建立刹车踏板开合度与冲击力矩的关系，通过磁粉制动器，配合电机缓冲刹车产生的方向盘冲击；每一次点刹导致的偏航，实时通过EPS的主动纠偏来完成方向盘回正，使爆胎车辆维持航向，并减速。步骤四：判断车速传感器获取的车速是否小于驾驶员可控车速，如果小于驾驶员可控车速，则重复步骤二到步骤四；如果大于驾驶员可控车速，直至减小至驾驶员可控车速，EPS系统退出主动接管。2.根据权利要求1所述的一种车辆爆胎后主动安全控制方法，其特征在于：所述步骤一是指：利用胎压传感器和车速传感器实时获取...

【专利技术属性】
技术研发人员：禄盛，连马俊，萧红，赵洋，朴昌浩，刘明杰，
申请(专利权)人：重庆邮电大学，
类型：发明
国别省市：重庆,50