一种半挂汽车横摆稳定性控制方法技术

本发明专利技术提供一种半挂汽车横摆稳定性控制方法，通过各传感器收集的信号作为系统输入，利用侧向加速度对路面附着系数进行估算，再利用侧向加速度、方向盘转向角、车轮轮速以及所估算的路面附着系数计算出理想的横摆角速度，将横摆角速度传感器测得的实际车辆横摆角速度和理想横摆角速度的差值，与预设门限值作比较，从而作为横摆稳定性控制的依据，能够适应不同路面，使控制系统的控制指令更准确，稳定性控制效果更好。通过减小发动机输出扭矩，结合不同工况下的横摆稳定性控制干预方案实施主动制动联合干预，实现对半挂汽车横摆稳定性的精确控制。的精确控制。的精确控制。

【技术实现步骤摘要】
一种半挂汽车横摆稳定性控制方法


[0001]本专利技术涉及一种商用车横摆稳定性控制领域，特别涉及一种半挂汽车横摆稳定性控制方法。

技术介绍

[0002]半挂汽车是牵引车与半挂车通过鞍座组合连接，牵引车起到牵引以及承担半挂车部分载荷的功能。近年来，由于运输效率与行驶车速不断提升，导致半挂汽车引发的交通事故也频频增多。其中半挂汽车横摆失稳现象也是导致交通事故的主要原因之一。半挂汽车横摆失稳现象是由于轮胎的非线性特性，使轮胎侧向力在制动工况、驱动工况、侧偏角较大工况以及轴荷转移过大的工况下更易达到路面附着极限。由于车辆转向时会导致左右轮胎垂向载荷发生变化，介于各悬架特性的不同，从而使得各车轴左右车轮载荷转移并不相同，受到的侧向力也会产生较大的变化，导致横摆力矩不均衡，车辆发生横摆失稳现象。因此需要有效的控制方法抑制半挂汽车的横摆失稳现象，以改善半挂汽车的安全性与行驶稳定性。

技术实现思路

[0003]为了解决上述技术问题，本专利技术提供一种半挂汽车横摆稳定性控制方法，包括以下控制步骤：
[0004]步骤1、电子控制单元(ECU)根据车辆所处工况，判断半挂汽车横摆稳定性控制干预是否介入：首先判断车辆是否已经发生侧翻，若车辆已经发生侧翻，则不进行半挂汽车横摆稳定性的控制干预；若车辆未发生侧翻，则判断车辆是否已经发生横摆，若已经发生横摆，则直接减小发动机输出扭矩和实施主动制动，并返回步骤1，若未发生横摆，则进入步骤2；
[0005]步骤2、电子控制单元根据车载传感器所收集的数据信号作为系统输入，利用侧向加速度对路面附着系数进行估算；
[0006]步骤3、电子控制单元根据车载传感器所收集的数据信号作为系统输入，利用侧向加速度、方向盘转向角、车轮轮速以及所估算的路面附着系数计算出理想横摆角速度；
[0007]步骤4、电子控制单元求解传感器测得的实际车辆横摆角速度与理想横摆角速度的差值，作为横摆稳定性控制的依据，判断车辆转向特性，从而确定横摆稳定性控制干预方案，减小发动机输出扭矩和主动制动，将相应电信号传输于气压控制单元(PCU)；所述气压控制单元根据电子控制单元传输的电信号，以及制动气室压力传感器采集的当前制动气室的压力大小，确定车辆制动程度，并根据需要进行制动气室压力调节，且根据节气门开度传感器采集的当前发动机所处工况，进行发动机扭矩的调节控制。
[0008]进一步的，步骤2中，在汽车转向行驶工况下，路面附着系数采用侧向加速度进行估算：
[0009][0010]式中，μ
e
为路面附着系数，a
y
为侧向加速度传感器测量值；a
ymax
为高附着路面下汽车行驶最大侧向加速度；K
μ
为估算常数。
[0011]进一步的，步骤3中，计算理想的横摆角速度方法如下：
[0012]步骤3.1、基于整车的侧向运动、横摆运动与车轮绕各自轴线的旋转运动，建立线性二自由度模型，线性二自由度车辆运动方程为：
[0013][0014]式中，m1为牵引车质量；u为牵引车纵向车速；β为质心侧偏角；F
y1
、F
y2
为牵引车前、后车轮受到的侧向力；I
z1
为牵引车绕第五轮的转动惯量；ω
r
为横摆角速度；a、b为牵引车质心到其前、后车轮轴的距离；
[0015]步骤3.2、基于汽车在良好路面上行驶时，轮胎侧偏角较小，汽车在线性范围内运动，轮胎侧向力与侧偏角成线性关系，建立轮胎模型，并转化为传递函数形式，分别如下：
[0016][0017][0018]式中，K1、K2为牵引车前、后轴轮胎侧偏刚度，K3为半挂车轴轮胎侧偏刚度；F
y3
为半挂车车轮受到的侧向力；v为牵引车侧向车速；δ
f
为牵引车前轮转向角；c、d为牵引车和半挂车质心到铰接点的距离；e为半挂车质心到车轴的距离；u为牵引车的纵向车速；q为折叠角度速；γ为折叠角；K为车辆稳定性因数，其中车辆稳定性因数为
[0019]步骤3.3、根据线性二自由度车辆运动方程及轮胎模型传递函数，得到理想的车辆运动参考模型，从而得到理想的横摆角速度ω
d
为：
[0020]ω
d
＝G
r
δ
f
[0021]式中，G
r
为稳态横摆角速度增益，且并且理想的横摆角速度ω
d
由于路面附着系数的限制，得到其约束条件为：
[0022][0023]式中，g为重力加速度；
[0024]步骤3.4、根据约束条件获得修正后的理想横摆角速度为：
[0025][0026]进一步的，步骤4中，电子控制单元求解实际车辆横摆角速度测量值ω
m
与理想横摆角速度值ω
d
的差值e
ω
＝ω
m
‑
ω
d
，通过差值与预先设定的门限值上限Δω
th+
和门限值下限Δω
th
‑
进行比较，判断车辆转向特性，从而确定横摆稳定性控制干预方案，若e
ω
＜0且e
ω
＜Δω
th
‑
，此时认定车辆为不足转向，则进入步骤4.1；若e
ω
＞0且e
ω
＞Δω
th+
，此时认定车辆为过度转向，则进入步骤4.2；若Δω
th
‑
＜e
ω
＜Δω
th+
，认为车辆处于适当的中性转向，则不进行半挂汽车横摆稳定性控制干预；
[0027]步骤4.1、认定车辆为不足转向时，电子控制单元控制发动机降低输出扭矩并向气压控制单元发送指定车轮制动信号，气压控制单元对牵引车内侧车轮制动气室进行压力调节，对牵引车内侧车轮进行制动，随后进入步骤5；
[0028]步骤4.2、认定车辆为过度转向时，电子控制单元控制发动机降低输出扭矩并向气压控制单元发送指定车轮制动信号，气压控制单元对牵引车转向外轮制动气室以及半挂车左右车轮制动气室进行压力调节，对牵引车转向外轮进行制动，且对半挂车左右车轮同时进行制动，随后进入步骤5；
[0029]步骤5、电子控制单元再次对差值e
ω
与预设门限值上限Δω
th+
和门限值下限Δω
th
‑
进行比较，若e
ω
＜0且e
ω
＜Δω
th
‑
，认为是不足转向，则返回步骤4.1；若e
ω
＞0且e
ω
＞Δω
th+
，认为是过度转向，则返回步骤4.2；若Δω
th
‑
＜e
ω
＜Δω
th+
，认为车辆处于适当的中性转向，则退出半挂汽车横摆稳定性控制干预。
本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种半挂汽车横摆稳定性控制方法，其特征在于：包括以下步骤：步骤1、电子控制单元根据车辆所处工况，判断半挂汽车横摆稳定性控制干预是否介入：首先判断车辆是否已经发生侧翻，若车辆已经发生侧翻，则不进行半挂汽车横摆稳定性的控制干预；若车辆未发生侧翻，则判断车辆是否已经发生横摆，若已经发生横摆，则直接减小发动机输出扭矩和实施主动制动，并返回步骤1，若未发生横摆，则进入步骤2；步骤2、电子控制单元根据传感器所收集的数据信号作为系统输入，利用侧向加速度对路面附着系数进行估算；步骤3、电子控制单元根据传感器所收集的数据信号作为系统输入，利用侧向加速度、方向盘转向角、车轮轮速以及所估算的路面附着系数计算出理想横摆角速度；步骤4、电子控制单元求解传感器测得的实际车辆横摆角速度与理想横摆角速度的差值，作为横摆稳定性控制的依据，判断车辆转向特性，从而确定横摆稳定性控制干预方案，减小发动机输出扭矩和主动制动，将相应电信号传输于气压控制单元；所述气压控制单元根据电子控制单元传输的电信号，以及制动气室压力传感器采集的当前制动气室的压力大小，确定车辆制动程度，并根据需要进行制动气室压力调节，且根据节气门开度传感器采集的当前发动机所处工况，进行发动机扭矩的调节控制。2.根据权利要求1所述的一种半挂汽车横摆稳定性控制方法，其特征在于：步骤2中，在汽车转向行驶工况下，路面附着系数采用侧向加速度进行估算：式中，μ
e
为路面附着系数，a
y
为侧向加速度传感器测量值；a
ymax
为高附着路面下汽车行驶最大侧向加速度；K
μ
为估算常数。3.根据权利要求1或2所述的一种半挂汽车横摆稳定性控制方法，其特征在于：步骤3中，计算理想的横摆角速度方法如下：步骤3.1、基于整车的侧向运动、横摆运动与车轮绕各自轴线的旋转运动，建立线性二自由度模型，线性二自由度车辆运动方程为：式中，m1为牵引车质量；u为牵引车纵向车速；β为质心侧偏角；F
y1
、F
y2
为牵引车前、后车轮受到的侧向力；I
z1
为牵引车绕第五轮的转动惯量；ω
r
为横摆角速度；a、b为牵引车质心到其前、后车轮轴的距离；步骤3.2、基于汽车在良好路面上行驶时，轮胎侧偏角较小，汽车在线性范围内运动，轮胎侧向力与侧偏角成线性关系，建立轮胎模型，并转化为传递函数形式，分别如下：
式中，K1、K2为牵引车前、后轴轮胎侧偏刚度，K3为半挂车轴轮胎侧偏刚度；F
y3
为半挂车车轮受到的侧向力；v为牵引车侧向车速；δ
f
为牵引车前轮转向角；c、d为牵引车和半挂车质心到铰接点的距离；e为半挂车质心到车轴的距离；u为牵引车的纵向车速；q为折叠角度速；γ为折叠角；K为车辆稳定性因数，其中车辆稳定性因数为步骤3.3、根据线性二自由度车辆运动方程及轮胎模型传递函数，得到理想的车辆运动参考模型，从而得...

【专利技术属性】
技术研发人员：初亮，杨明卓，王引航，刘鹏，李世博，
申请(专利权)人：吉林大学，
类型：发明
国别省市：