车辆转向时稳定性控制的路面附着系数估计方法及系统技术方案

本发明专利技术公开了一种车辆转向时稳定性控制的路面附着系数估计方法及系统，其中，该方法包括：首先判断车辆是否进行转向，若在，则将采集的车辆横摆角速度数据与计算得到的车辆稳定转向时名义横摆角速度进行比较，判断是否发生不足转向或过多转向，若发生，则计算车辆利用和未利用的附着系数；使用两种附着系数计算路面峰值附着系数；考虑传感器信号有噪声和计算结果波动会对控制效果造成影响，故对路面峰值附着系数进行分级；车辆转向时若触发车身稳定性控制ESC，则对路面峰值附着系数的跳变进行调整；迭代上述过程，直至车辆进入稳态转向或直线行驶，退出路面峰值附着系数估计。该方法可估计出符合ESC使用需求的精度较高路面峰值附着系数。

Estimation method and system of road adhesion coefficient for vehicle steering stability control

【技术实现步骤摘要】
车辆转向时稳定性控制的路面附着系数估计方法及系统
本专利技术涉及汽车操纵稳定性控制
，特别涉及一种应用于车辆转向时车身稳定性控制系统(ESC)的路面附着系数估计方法及系统。
技术介绍
车辆转向时ESC控制系统中需要估计路面峰值附着系数，路面峰值附着系数决定了地面所能提供的侧向力最大值。当车辆以过高的速度转向时，地面附着所提供的最大侧向力有可能无法达到车辆所需的侧向力。当前轮需利用的地面侧向力比后轮所利用的地面侧向力先超过地面所提供的最大侧向力时，车辆将发生侧滑滑出车道；当后轮需利用的地面侧向力比前轮所利用的地面侧向力先超过地面所提供的最大侧向力时，车辆将发生甩尾甚至旋转。这两种情况都将使车辆失去控制，进而发生碰撞事故。所以在车辆转向时，实时准确估计路面峰值附着系数，ESC系统就可以及时对车辆的转向过程进行控制，防止发生上述危险。现有的实时路面附着系数估计方法大致分为几种。一种是应用于车辆制动工况，在车辆高强度制动时对路面附着系数进行估计，但是车辆高速转弯过程一般没有制动操作；一种是基于车辆动力学模型，使用卡尔曼滤波等系统辨识的方法，但是需要大量准确的车辆及轮胎模型参数，而实际应用中由于成本限制，有些参数无法准确测量；一种是基于光学识别方法，这些传感器成本太高，无法应用于实际。
技术实现思路
本专利技术旨在至少在一定程度上解决相关技术中的技术问题之一。为此，本专利技术的一个目的在于提出一种车辆转向时稳定性控制的路面附着系数估计方法，该方法在不同工况下估计路面附着系数具有较高精度和有效性，适用于车辆转向时车身稳定型控制系统。本专利技术的另一个目的在于提出一种车辆转向时稳定性控制的路面附着系数估计装置。为达到上述目的，本专利技术一方面实施例提出了车辆转向时稳定性控制的路面附着系数估计方法，包括以下步骤：步骤S1，根据方向盘转角传感器数据判断车辆是否在进行转向，若车辆在进行转向，则执行步骤S2；步骤S2，使用横摆角速度传感器采集的车辆横摆角速度数据与计算得到的车辆稳定转向时名义横摆角速度进行比较，判断车辆当前是否猛烈转向，若车辆为猛烈转向，则执行步骤S3；步骤S3，采集车辆猛烈转向时的侧向加速数据和纵向加速度数据，计算车辆利用的附着系数；步骤S4，通过所述车辆横摆角速度数据、所述车辆稳定转向时名义横摆角速度数据和所述猛烈转向时的侧向加速数据，计算车辆未利用的附着系数；步骤S5，根据所述利用的附着系数和所述未利用的附着系数计算路面峰值附着系数；步骤S6，对所述路面峰值附着系统进行分级，得到多个等级段；步骤S7，车辆转向时触发车身稳定性控制ESC，通过所述多个等级段对所述路面峰值附着系数进行调整；步骤S8，调整所述路面峰值附着系数后，迭代执行步骤S2，直至车辆当前不是猛烈转向，退出路面峰值附着系数估计。本专利技术实施例的车辆转向时稳定性控制的路面附着系数估计方法，只需利用现有产业化的ESC系统里已安装的低成本传感器数据，结合通用的滤波方法和计算手段，即可估计出符合ESC使用需求的精度较高的路面峰值附着系数，估计速度快，无需使用大量车辆模型参数，估计方法稳定可靠，非常适用于实车应用。另外，根据本专利技术上述实施例的车辆转向时稳定性控制的路面附着系数估计方法还可以具有以下附加的技术特征：进一步地，在本专利技术的一个实施例中，所述采集车辆猛烈转向时的侧向加速数据和纵向加速度数据，计算车辆利用的附着系数，包括：当前车辆处于猛烈转向时，采集所述侧向加速数据和所述纵向加速度数据；对所述侧向加速数据和所述纵向加速度数据进行低通滤波，滤除传感器高频噪声，滤波后得到车辆的侧向加速度值和纵向加速度值；通过所述侧向加速度值和所述纵向加速度值计算所述车辆利用的附着系数。进一步地，在本专利技术的一个实施例中，所述车辆利用的附着系数为：其中，μa表示车辆利用的附着系数，axsen为纵向加速度值，aysen为侧向加速度值。进一步地，在本专利技术的一个实施例中，所述车辆未利用的附着系数为：ωrn＝|ωrnom-ωrsen|ayn＝|aysen-ωrsen·u|μm＝min(μm1，μm2)其中，ωrn为横摆角速度误差，ωrsen为车辆横摆角速度数据，ωrnom为车辆稳定转向时名义横摆角速度，ayn为侧向加速度误差，aysen为车辆侧向加速度数据，ωrsen为车辆稳定转向时名义侧向加速度差值绝对值，u为车辆纵向速度，ki(i＝1,2,3,…16)表示为经验公式系数，min(μm1,μm2)表示取μm1,μm2两者中最小值。进一步地，在本专利技术的一个实施例中，所述通过所述多个等级段对所述路面峰值附着系数进行调整，包括：当前车辆处于猛烈转向时，所述路面峰值附着系数跳变到其他等级，若持续时间达到预设时间，则将所述路面峰值附着系数调整至当前等级，若未达到，则维持原路面峰值附着系数。为达到上述目的，本专利技术另一方面实施例提出了车辆转向时稳定性控制的路面附着系数估计系统，包括：第一判断模块，用于根据方向盘转角传感器数据判断车辆是否在进行转向，若车辆在进行转向，则跳转至下一模块；第二判断模块，用于使用横摆角速度传感器采集的车辆横摆角速度数据与计算得到的车辆稳定转向时名义横摆角速度进行比较，判断车辆当前是否猛烈转向，若车辆为猛烈转向，则跳转至下一模块；第一计算模块，用于采集车辆猛烈转向时的侧向加速数据和纵向加速度数据，计算车辆利用的附着系数；第二计算模块，用于通过所述车辆横摆角速度数据、所述车辆稳定转向时名义横摆角速度数据和所述猛烈转向时的侧向加速数据，计算车辆未利用的附着系数；第三计算模块，用于根据所述利用的附着系数和所述未利用的附着系数计算路面峰值附着系数；分级模块，用于对所述路面峰值附着系统进行分级，得到多个等级段；调整模块，用于车辆转向时触发车身稳定性控制ESC，通过所述多个等级段对所述路面峰值附着系数进行调整；迭代模块，用于调整所述路面峰值附着系数后，迭代跳转至所述第二判断模块，直至车辆当前不是猛烈转向，退出路面峰值附着系数估计。本专利技术实施例的车辆转向时稳定性控制的路面附着系数估计系统，只需利用现有产业化的ESC系统里已安装的低成本传感器数据，结合通用的滤波方法和计算手段，即可估计出符合ESC使用需求的精度较高的路面峰值附着系数，估计速度快，无需使用大量车辆模型参数，估计方法稳定可靠，非常适用于实车应用。另外，根据本专利技术上述实施例的车辆转向时稳定性控制的路面附着系数估计系统还可以具有以下附加的技术特征：进一步地，在本专利技术的一个实施例中，所述第一计算模块包括：采集单元，用于当前车辆处于猛烈转向时，采集所述侧向加速数据和所述纵向加速度数据；低通滤波单元，用于对所述侧向加速数据和所述纵向加速度数据进行低通滤波，滤除传感器高频噪声，滤波后得到车辆的侧向加速度值和纵向加速度值；计算单元，用于通过所述侧向加速度值和所述纵向加速度值计算所述车辆利用的附着系数。进一步地，在本专利技术的一个实施例中，所述车辆利用的附着系数为：本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种车辆转向时稳定性控制的路面附着系数估计方法，其特征在于，包括以下步骤：/n步骤S1，根据方向盘转角传感器数据判断车辆是否在进行转向，若车辆在进行转向，则执行步骤S2；/n步骤S2，使用横摆角速度传感器采集的车辆横摆角速度数据与计算得到的车辆稳定转向时名义横摆角速度进行比较，判断车辆当前是否猛烈转向，若车辆为猛烈转向，则执行步骤S3；/n步骤S3，采集车辆猛烈转向时的侧向加速数据和纵向加速度数据，计算车辆利用的附着系数；/n步骤S4，通过所述车辆横摆角速度数据、所述车辆稳定转向时名义横摆角速度数据和所述猛烈转向时的侧向加速数据，计算车辆未利用的附着系数；/n步骤S5，根据所述利用的附着系数和所述未利用的附着系数计算路面峰值附着系数；/n步骤S6，对所述路面峰值附着系统进行分级，得到多个等级段；/n步骤S7，车辆转向时触发车身稳定性控制ESC，通过所述多个等级段对所述路面峰值附着系数进行调整；以及/n步骤S8，调整所述路面峰值附着系数后，迭代执行步骤S2，直至车辆当前不是猛烈转向，退出路面峰值附着系数估计。/n

【技术特征摘要】
1.一种车辆转向时稳定性控制的路面附着系数估计方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤S1，根据方向盘转角传感器数据判断车辆是否在进行转向，若车辆在进行转向，则执行步骤S2；
步骤S2，使用横摆角速度传感器采集的车辆横摆角速度数据与计算得到的车辆稳定转向时名义横摆角速度进行比较，判断车辆当前是否猛烈转向，若车辆为猛烈转向，则执行步骤S3；
步骤S3，采集车辆猛烈转向时的侧向加速数据和纵向加速度数据，计算车辆利用的附着系数；
步骤S4，通过所述车辆横摆角速度数据、所述车辆稳定转向时名义横摆角速度数据和所述猛烈转向时的侧向加速数据，计算车辆未利用的附着系数；
步骤S5，根据所述利用的附着系数和所述未利用的附着系数计算路面峰值附着系数；
步骤S6，对所述路面峰值附着系统进行分级，得到多个等级段；
步骤S7，车辆转向时触发车身稳定性控制ESC，通过所述多个等级段对所述路面峰值附着系数进行调整；以及
步骤S8，调整所述路面峰值附着系数后，迭代执行步骤S2，直至车辆当前不是猛烈转向，退出路面峰值附着系数估计。


2.根据权利要求1所述的车辆转向时稳定性控制的路面附着系数估计方法，其特征在于，所述采集车辆猛烈转向时的侧向加速数据和纵向加速度数据，计算车辆利用的附着系数，包括：
当前车辆处于猛烈转向时，采集所述侧向加速数据和所述纵向加速度数据；
对所述侧向加速数据和所述纵向加速度数据进行低通滤波，滤除传感器高频噪声，滤波后得到车辆的侧向加速度值和纵向加速度值；
通过所述侧向加速度值和所述纵向加速度值计算所述车辆利用的附着系数。


3.根据权利要求2所述的车辆转向时稳定性控制的路面附着系数估计方法，其特征在于，所述车辆利用的附着系数为：



其中，μa表示车辆利用的附着系数，axsen为纵向加速度值，aysen为侧向加速度值。


4.根据权利要求1所述的车辆转向时稳定性控制的路面附着系数估计方法，其特征在于，所述车辆未利用的附着系数为：
ωrn＝|ωrnom-ωrsen|
ayn＝|aysen-ωrsen·u|






μm＝min(μm1，μm2)
其中，ωrn为横摆角速度误差，ωrsen为车辆横摆角速度数据，ωrnom为车辆稳定转向时名义横摆角速度，ayn为侧向加速度误差，aysen为车辆侧向加速度数据，ωrsen为车辆稳定转向时名义侧向加速度差值绝对值，u为车辆纵向速度，ki(i＝1，2，3，...16)表示为经验公式系数，min(μm1，μm2)表示取μm1，μm2两者中最小值。


5.根据权利要求1所述的车辆转向时稳定性控制的路面附着系数估计方法，其特征在于，所述通过所述多个等级段对所述路面峰值附着系数进行调整，包括：
当前车辆处于猛烈转向时，所述路面峰值附着系数跳变到其他等级，若持续时间达到预设时间，则将所述路面峰值附着系数调整至当前等级，若未达到，则维持原路面峰值附着系数。


6.一种车...

【专利技术属性】
技术研发人员：于良耀，郑晟，戴亚奇，阿比拉涅，
申请(专利权)人：清华大学，
类型：发明
国别省市：北京;11