一种融合车速变化的四轮转向汽车防侧翻控制系统及方法技术方案

本发明专利技术公开了一种融合车速变化的四轮转向汽车防侧翻控制方法，防侧翻控制系统由传感器，ECU，执行机构组成。首先由传感器测出车辆的车轮转角，车速等车辆参数，传递到ECU控制单元进行侧翻评价值的标定，此侧翻评价方法区别于传统的评价方式，该方法直接根据传感器采集的车速及转角信号参照F(v，δ)函数进行前后轮转角及对应极限车速的标定；加入了工况判别单元，采用不多用控制模式，充分考虑驾驶员意图，当车速大于此时车辆极限转角时，ECU根据车速，车轮转角，侧倾角速度等参数进行工况判别，通过差动制动和四轮转向执行机构进行车辆行驶状态的调整，进而改变车辆的状态，达到抑制侧翻的效果。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于汽车主动安全
，具体涉及一种融合车速变化的四轮转向汽车防侧翻控制系统及方法。
技术介绍
随着经济的发展，全世界汽车保有量持续增长，汽车已成为人们生活中必不可少的交通工具。近些年来，交通运输迅速发展，公路建设日益完善，汽车行驶速度不断提高，然而，随之产生的交通安全问题也日益突出，由交通事故带来的人员伤亡和财产损失问题也愈发严重。因此，人们在关注汽车舒适性，经济性的同时，也把目光更多地转向了安全性。汽车侧翻是影响汽车安全性的重要问题。美国国家公路交通安全管理局(National Highway Traffic Safety Administration,NHTSA)的统计数据显示，2010年，由汽车侧翻所引发的交通事故仅占总交通事故的2.2％，但其中7659人死亡，占总交通事故死亡人数的34.5％，可见，侧翻事故虽然发生频率较低，所导致的乘员死亡率却非常高。目前在防侧翻控制领域主要运用的防侧方控制方法有主动转向，差速制动，主动/半主动悬架，在侧翻评价指标方面普遍采用的是基于的侧倾角，侧倾角速度的LTR侧翻评价方法。其中主动转向方式进行的防侧翻控制主要是通过转向电机进行反向附加转角干预的方式降低侧翻指标，差速制动可以产生一个附加横摆力矩同时降低车速达到降低侧翻的风险，主动/半主动悬架主要是通过改变悬架阻尼器的液压孔来进行阻尼的调节从而使得车辆的抗侧翻能力加强。但是上述这些控制方式的侧翻评价方式大都是采用了基于侧倾角速度，侧倾角或者是侧向加速度等进行计算而求得的LTR评价指标，存在了车速对其精度的影响。传统的方法为根据汽车动力学模型进行侧倾角速度和侧倾角计算出LTR值，由于汽车在控制过程中会有车速的变化，因此该方法得到的LTR值不能真实的反应车辆的侧翻状态。因此，还有需要改进之处。
技术实现思路
专利技术目的：为了克服现有技术中存在的不足，本专利技术提供一种融合车速变化的四轮转向汽车防侧翻控制系统及方法，能够解决因车速变化而导致的侧翻评价指标不准确的问题，通过四轮转向汽车后轮转角可变的优势，对于侧翻控制可以更加迅速。技术方案：为实现上述目的，本专利技术采用LTR-F(v，δ)函数得到侧翻评价值，从而保证了在不同转角不同车速下的侧翻评价值的精确计算。本专利技术采用的技术方案为：一种融合车速变化的四轮转向汽车防侧翻控制系统，包括相互连接的传感器、ECU控制单元和执行机构；所述ECU控制单元包括ECU侧翻评价单元、工况判断单元和执行机构控制单元，其中，所述ECU侧翻评价单元和工况判断单元均与所述传感器连接，所述ECU侧翻评价单元通过控制器触发单元与所述工况判断单元连接，所述工况判断单元通过所述执行机构控制单元连接所述执行机构；所述控制器触发单元和执行机构的信息反馈给所述ECU侧翻评价单元。进一步的，还包括车辆状态单元，所述控制器触发单元和执行机构的信息汇总到所述车辆状态单元后，再反馈给所述ECU侧翻评价单元；所述执行机构为并联的差动制动机构和主动转向机构，其中，所述主动转向机构包括前轮转向和后轮转向。一种融合车速变化的四轮转向汽车防侧翻控制系统的方法，具体步骤如下：1)通过传感器得到车辆参数，包括车速V、转角δ及侧倾角速度p；2)将所述车辆参数车速V、转角δ代入到侧翻评价函数F(v，δ)中，计算得到实时侧翻评价值，包括极限车速和极限转角；3)将所述实时侧翻评价值与设定的侧翻门限值比较，若大于侧翻门限值，则触发控制器启动，进行工况判别，输出前后轮转角附加值和差速制动的压力差给执行机构；4)执行机构根据所述控制器输出的前后轮转角附加值和差速制动的压力差进行车辆行驶状态的调整。传感器包括车速传感器，转角传感器和方向盘传感器。区别于传统的汽车只能改变前轮转角δf，本专利技术采用前后轮均可通过转向电机进行控制的四轮转向汽车，进行前后车轮转角(δf，δr)的独立控制，从而可以在侧翻响应很快的工况下，对四轮转向汽车的转向电机以及四个车轮的制动压力同时控制，达到更佳的控制效果，提高控制效率，从而实现了不同工况下的防侧翻控制。进一步的，所述车轮转角δ包括前轮转角δf、后轮转角δr。进一步的，所述步骤3)中进行工况判别的参数包括汽车车速、方向盘转角及侧倾角速度，实行自动控制，具体方法如下：(a)当传感器测得的车速信号不变，转角信号不断增大，ECU判定车辆处于高速入弯工况，优先进行差速制动，通过差速制动产生的附加横摆力矩以及对车速的降低达到降低侧翻危险的效果；(b)当传感器测得的转角信号不变，车速信号不断增大，ECU判定车辆处于加速过弯状态，此时，ECU接收车身侧倾角速度信号，优先进行主动转向，在前后转角δ同时可控的情况下进行车辆控制。进一步的，所述(b)中情况下，车辆控制的方法具体如下：①当车身侧倾角速度信号小于P0rad/s时，采用主动前轮转向进行控制；②当车身侧倾角速度信号大于P0rad/s时，采用前轮、后轮转向共同干预进行控制；所述P0为控制器设定的车身侧倾角速度值。方向盘转角传感器传输方向盘转角信号，用于工况判别。进一步的，所述P0一般选取为0.4-0.6rad/s。进一步的，所述侧翻评价函数F(v，δ)的具体拟合计算方法为：步骤一：建立一个包含侧倾、横向和横摆三个方向的四轮转向车辆侧翻模型，求得当前状态四轮转向车辆的侧倾角速度p和侧倾角(1)沿y轴力平衡列式： m u ( β · + r ) - m s h s p · = k 1 ( β + a u r - δ f - R f φ ) + k 2 ( β - b u r - δ r - R r φ ) ]]>(2)绕z轴力矩平衡式为： I z r · - I x z p · = k 1 a ( β + 本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种融合车速变化的四轮转向汽车防侧翻控制系统，其特征在于：包括相互连接的传感器、ECU控制单元和执行机构；所述ECU控制单元包括ECU侧翻评价单元、工况判断单元和执行机构控制单元，其中，所述ECU侧翻评价单元和工况判断单元均与所述传感器连接，所述ECU侧翻评价单元通过控制器触发单元与所述工况判断单元连接，所述工况判断单元通过所述执行机构控制单元连接所述执行机构；所述控制器触发单元和执行机构的信息反馈给所述ECU侧翻评价单元。

【技术特征摘要】
1.一种融合车速变化的四轮转向汽车防侧翻控制系统，其特征在于：包括相互连接的传感器、ECU控制单元和执行机构；所述ECU控制单元包括ECU侧翻评价单元、工况判断单元和执行机构控制单元，其中，所述ECU侧翻评价单元和工况判断单元均与所述传感器连接，所述ECU侧翻评价单元通过控制器触发单元与所述工况判断单元连接，所述工况判断单元通过所述执行机构控制单元连接所述执行机构；所述控制器触发单元和执行机构的信息反馈给所述ECU侧翻评价单元。2.根据权利要求1所述的融合车速变化的四轮转向汽车防侧翻控制系统，其特征在于：还包括车辆状态单元，所述控制器触发单元和执行机构的信息汇总到所述车辆状态单元后，再反馈给所述ECU侧翻评价单元；所述执行机构为并联的差动制动机构和主动转向机构，其中，所述主动转向机构包括前轮转向和后轮转向。3.一种融合车速变化的四轮转向汽车防侧翻控制系统的方法，其特征在于：具体步骤如下：1)通过传感器得到车辆参数，包括车速V、转角δ及侧倾角速度p；2)将所述车辆参数车速V、转角δ代入到侧翻评价函数F(v，δ)中，计算得到实时侧翻评价值，包括极限车速和极限转角；3)将所述实时侧翻评价值与设定的侧翻门限值比较，若大于侧翻门限值，则控制器触发单元启动，进行工况判别，输出前后轮转角附加值和差速制动的压力差给执行机构；4)执行机构根据所述控制器输出的前后轮转角附加值和差速制动的压力差进行车辆行驶状态的调整。4.根据权利要求3所述的融合车速变化的四轮转向汽车防侧翻控制系统的方法，其特征在于：所述车轮转角δ包括前轮转角δf、后轮转角δr。5.根据权利要求3所述的融合车速变化的四轮转向汽车防侧翻控制系统的方法，其特征在于：所述步骤3)中进行工况判别的参数包括汽车车速、方向盘转角及侧倾角速度，实行自动控制，具体方法如下：(a)当传感器测得的车速信号不变，转角信号不断增大，ECU判定车辆处于高速入弯工况，优先进行差速制动，通过差速制动产生的附加横摆力矩以及对车速的降低达到降低侧翻危险的效果；(b)当传感器测得的转角信号不变，车速信号不断增大，ECU判定车辆处于加速过弯状态，此时，ECU接收车身侧倾角速度信号，优先进行主动转向，在前后转角δ同时可控的情况下进行车辆控制。6.根据权利要求5所述的融合车速变化的四轮转向汽车防侧翻控制系统的方法，其特征在于：所述(b)中情况下，车辆控制的方法具体如下：①当车身侧倾角速度信号小于P0rad/s时，采用主动前轮转向进行控制；②当车身侧倾角速度信号大于P0rad/s时，采用前轮、后轮转向共同干预进行控制；所述P0为控制器设定的车身侧倾角速度值。7.根据权利要求6所述的融合车速变化的四轮转向汽车防侧翻控制系统的方法，其特征在于：所述P0一般选取为0.4-0.6rad/s。8.根据权利要求3所述的融合车速变化的四轮转向汽车防侧翻控制系统的方法，其特征在于：所述侧翻评价函数F(v，δ)的具体拟合计算方法为：步骤一：建立一个包含侧倾、横向和横摆三个方向的四轮转向车辆侧翻模型，求得当前状态四轮转向车辆的侧倾角速度p和侧倾角(1)沿y轴力平衡列式： m u ( β · + r ) - m s h s p · = k 1 ( β + a u r - δ f...

【专利技术属性】
技术研发人员：赵万忠，季林，王春艳，
申请(专利权)人：南京航空航天大学，
类型：发明
国别省市：江苏;32