一种模块化轮系及车辆行驶稳定性控制方法技术

本发明专利技术公开了一种模块化轮系及车辆行驶稳定性控制方法，涉及车辆控制方法领域，旨在解决现有技术中车辆控制效果不佳、操控效果待提升的问题，采用的技术方案是，通过控制策略对阿克曼率及阿克曼率引起的车轮滑移率和转向特性实时进行调整，在提高最大稳定过弯车速和最小转弯半径的前提下，在同一辆车上实现更多的操控可能性，控制方法不受悬架硬点几何关系的限制，控制目标车辆侧倾角和目标车辆俯仰角，提高驾驶体验，各轮转向角度对应关系均可以主动调节，可使车辆在行驶过程中始终保持各轮与地面的最优接触角度，提升车辆抓地力，进而更好的控制车辆。而更好的控制车辆。而更好的控制车辆。

【技术实现步骤摘要】
一种模块化轮系及车辆行驶稳定性控制方法


[0001]本专利技术涉及车辆控制方法领域，具体为一种模块化轮系及车辆行驶稳定性控制方法。

技术介绍

[0002]操纵稳定性不好的汽车通常会有“飘”、“反应迟钝”、“晃”、“丧失路感”和“失去控制”等现象。随着车速的不断提高，在轿车、大客车和载重汽车的设计上都开始注重操纵稳定性的设计，通过对不同类型悬架的几何硬点进行优化，使车轮与地面的几何角度变化趋势适应不同行车速度、转弯半径、制动工况，进而提高操纵稳定性。
[0003]目前的线控转向主要集中在对传统转向器的电子化，转向电机一般布置在转向器或是转向管柱上，通过转向拉杆带动左右两侧车轮转向，车轮转向角度取决于转向拉杆硬点与悬架硬点之间的几何关系，并不能实现左右车轮任意角度任意比例的自由旋转控制。因此，转向的阿克曼率及阿克曼率引起的车轮滑移率和转向特性(不足转向、中性转向、过度转向)是机械结构上客观存在的，无法通过软件控制进行调整。中国专利CN202010452549.X公开了电动助力转向控制方法和控制单元，就是在汽车转向梯形中转向拉杆硬点与悬架硬点确定的基础上进行的控制优化，这类优化通过电机的扭矩控制与速度控制大幅度提升了转向系统的智能程度，但无法通过控制策略对阿克曼率及阿克曼率引起的车轮滑移率和转向特性(不足转向、中性转向、过度转向)进行调整。
[0004]车辆的侧倾运动性能是车辆性能的一个重要部分，关系到车辆的操纵稳定性、乘坐舒适性及安全性。车辆侧倾性能因素主要包括侧倾中心高度、侧倾角刚度、侧倾阻尼等。侧倾中心高度在车辆转向时对轮胎抓地能力、左右车轮载荷转移、转向性能均有重要影响，而侧倾中心高度由悬架的几何结构决定，设计完成后就无法更改。因此，很多车辆工程师着重于通过侧倾角刚度和侧倾阻尼的调教来改善车辆的操控稳定性及车辆平顺性能。中国专利CN202010245742.6公开了一种主动悬架控制模式的控制方法、装置及系统，通过目标路段与目标工况信息匹配不同的主动悬架控制模式，实际上就是对油气弹簧的阻尼进行调整，进而调整侧倾刚度和侧倾阻尼。这种控制只是对悬架系统中减震元件的性能优化，无法改变悬架硬点关系客观形成的跳动参数变化进而导致的车辆控制效果不佳、操控效果待提升。
[0005]本专利的目的是摆脱悬架导向机构和转向机构硬点的限制，通过左右车轮跳动行程的主动变化及实时刚度响应改变车轮与地面的倾角，通过转向电机改变各个车轮转向角度，进而组合成任意时态下每个车轮与地面的目标角度，进而实现实时控制。

技术实现思路

[0006]鉴于现有技术中所存在的问题，本专利技术公开了一种模块化轮系及车辆行驶稳定性控制方法，采用的技术方案是，包括以下步骤：步骤1：数据采集模块通过传感器获取驾驶员意图或接受到无人驾驶信号数据；
步骤2：将数据流导入预处理模块进行预处理；步骤3：将数据导入数据运算模块进行计算；步骤4：由控制模块输出目标控制量，对车辆行驶状态进行适时调控；步骤5：实时检测控制模块数据流；步骤6：将异常数据导入数据运算模块再次计算，对控制模块目标控制量进行微调；步骤7：目标控制量正常时将被存入学习库，供数据运算模块参考，使车辆控制更准确高效。
[0007]作为本专利技术的一种优选技术方案，所述数据采集模块由方向盘转向角传感器、转向角速度传感器、油门开度传感器、制动强度传感器、作为传感器、悬架位移传感器、车辆参数等组成，车辆参数包含整车质量、质心、轴距、轮距等基本参数。
[0008]作为本专利技术的一种优选技术方案，所述预处理模块包含初步转弯半径、车速与扭矩、不同转弯半径下各轮转角比、驾驶模式、路况数据等。
[0009]作为本专利技术的一种优选技术方案，初步转弯半径为由方向盘转向角传感器的转角获得一个初步转弯半径，同时，通过转向角速度传感器判断操控的迫切性。
[0010]作为本专利技术的一种优选技术方案，油门开度决定了驱动电机的转速和扭矩，制动强度抑制驱动电机的转速和扭矩，进而得到实际的轮上转速与驱动扭矩。
[0011]作为本专利技术的一种优选技术方案，要确定不同转弯半径下各轮转角比，通过座位传感器和车辆载重变化引起的悬架位移变化量，再结合车辆参数找到质心位置和质心高度。根据各轮转向角度下轮心处垂线及车辆质心的中垂线汇聚于一点的原则，确定不同汇聚点下的各轮转角关系。
[0012]作为本专利技术的一种优选技术方案，驾驶模式包含舒适模式和运动模式，舒适模式下转向引起的侧向加速度、电机的功率及制动强度引起的纵向加速度相对较小，车辆能耗小，乘坐舒适；反之，运动模式下电机处于全功率运行，系统响应快，侧向加速度及纵向加速度较大，操控性能更好。
[0013]作为本专利技术的一种优选技术方案，路况数据包含不同路况的滚动阻尼及附着系数。通过路况数据，可获得实时的最小转弯半径与车速的关系，进而在急转时判断车辆的打滑状况；当实际转弯半径大于实时车速及实时附着系数下允许的最小转弯半径时，车辆不会打滑，控制上不足转向、中度转向和过度转向均可；当实际转弯半径小于实时车速及实时附着系数下允许的最小转弯半径时，车辆存在打滑风险，控制上优先采用不足转向，避免车辆失控产生危险。
[0014]作为本专利技术的一种优选技术方案，数据运算模块所进行的计算包含车辆侧倾计算，车辆纵倾计算及车辆转向计算等。
[0015]车辆侧倾计算：车辆转弯时，在离心力与路面附着系数的作用下，车辆将产生一定角度侧倾。
[0016]悬架刚度变化时的车辆侧倾角：悬架刚度和悬架主动行程调节下的车辆侧倾角
此时的侧向加速度此时的侧向加速度不考虑车轮刚度，则有α
il
＝α
ir
＝δ
i
ꢀꢀ
(5)式中：k
il
、k
ir
：第i轴左右悬架刚度；F
il
、F
ir
：第i轴左右车轮载荷力；α
il
、α
ir
：第i轴左右车轮外倾角，外倾为正；Δ
il
、Δ
ir
：第i轴左右悬架行程相对上一时刻的变化量，压缩为正，伸长为负；Δ
′
il
、Δ
′
ir
：第i轴左右悬架行程主动调节量，压缩为正，伸长为负；δ
i
：第i轴侧倾角；a
ic
：第i轴侧向加速度；B
i
：第i轴轮距；通过上述公式可知，通过调节悬架刚度和悬架主动调节行程即可控制车辆侧倾角，进而决定了各轴的侧向加速度及各轴左右车轮的外倾角；车辆纵倾角计算：车辆制动或加速时，在制动力矩或驱动力矩的作用下，车辆将产生一定角度纵倾。悬架刚度变化时的车辆纵倾角悬架刚度和悬架主动行程调节下的车辆纵倾角此时的纵向加速度式中：L
iz
：第i轴到第i+1轴轴距；β：车轮纵倾角。通过上述公式可知，通过调节悬架刚度和悬架主动调节行程即可控制车辆纵倾角，进而决定了车辆的纵向加速度及纵倾角；车轮转角：车辆在转弯时，每本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种模块化轮系及车辆行驶稳定性控制方法，其特征在于：包括以下步骤：步骤1：数据采集模块通过传感器获取驾驶员意图或接受到无人驾驶信号数据；步骤2：将数据流导入预处理模块进行预处理；步骤3：将数据导入数据运算模块进行计算；步骤4：由控制模块输出目标控制量，对车辆行驶状态进行适时调控；步骤5：实时检测控制模块数据流；步骤6：将异常数据导入数据运算模块再次计算，对控制模块目标控制量进行微调；步骤7：目标控制量正常时将被存入学习库，供数据运算模块参考。2.根据权利要求1所述的一种模块化轮系及车辆行驶稳定性控制方法，其特征在于：所述数据采集模块由方向盘转向角传感器、转向角速度传感器、油门开度传感器、制动强度传感器、座位传感器、悬架位移传感器、车辆参数等组成，车辆参数包含整车质量、质心、轴距、轮距等基本参数。3.根据...

【专利技术属性】
技术研发人员：吴文泽，
申请(专利权)人：武汉创全域汽车科技有限公司，
类型：发明
国别省市：