提高车辆转弯制动侧向稳定性的汽车制动控制方法技术

本发明专利技术涉及一种提高车辆转弯制动工况下的侧向稳定性的方法，特别是涉及一种一种提高车辆转弯制动侧向稳定性的汽车制动控制方法。本发明专利技术通过离线仿真的方法，从整车动力学的角度出发，基于优化技术标定出转弯制动工况下综合考虑纵向制动性能与侧向稳定性能的汽车ＡＢＳ系统的最优目标滑移率工作区间，并形成“目标滑移率－转向角－制动初速度”曲面，然后提供给在线ＡＢＳ系统动态调整弯道内外侧车轮的目标滑移率，从而调整其制动轮轮缸压力来合理分配车辆转弯制动时各车轮所受的纵向力和侧向力，从而提高车辆的侧向稳定性能。本发明专利技术在现有ＡＢＳ系统的基础上，在不增加任何成本的情况下使ＡＢＳ系统具有部分ＥＳＰ系统的功能。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种提高车辆转弯制动工况下的侧向稳定性的方法，特别是涉及一种一种提 高车辆转弯制动侧向稳定性的汽车制动控制方法。
技术介绍
安全、环保、节能是当今世界发展的三大主题，也是现代汽车的发展方向。其中在汽车 的"安全"方面，汽车制动系统担当至关重要的角色。近年来，随着高速公路的发展，汽车 行驶速度的提高、车流密度及驾驶员非职业化趋势的逐渐增大，这种重要性表现得越来越明 显。汽车的制动过程是一种强非线性的复杂过程，而在弯道行驶时施加制动更是一种危险操 作，这是因为弯道行驶时施加制动，轮胎与地面接触印记内同时作用有纵向力与侧向力，当 纵向力消耗掉大部分摩擦力时，侧向力接近于零，在侧向上车辆容易失去抵抗干扰的能力， 从而产生侧滑、甩尾等危险工况而引起交通事故发生。因此，汽车转弯制动过程中， 一个很 重要的评价指标便是车辆制动时的侧向稳定性。为了满足侧向稳定性，就不得不牺牲一定的 制动效果，车辆制动控制系统的设计开发必须综合考虑车辆的制动性能与侧向稳定性能。ABS系统仅通过控制车辆的纵向滑移率在最佳滑移率处，保证了车辆制动的动力学性能，但侧向稳定性无法保证。ESP系统在这种主动安全性提高的要求下应运而生，实际上单从ESP 系统控制的机理就是利用ABS对单个车轮的制动力的控制来保证侧向稳定性能。但就国内目 前发展现状而言，ESP系统的装车率尚非常低，而ABS系统已经是所有车的标准配置，如果 ABS能进行改进以提高车辆的侧向稳定性，那么就可以在大大降低车辆成本的同时，有效改 善交通安全。众所周知，ABS系统仅在驾驶员制动时起作用，如果想改进ABS系统以部分替代ESP系 统的作用，就需要分析在ESP起作用的行驶工况中，驾驶员是否进行制动的比例，如果在这 些工况中制动的比例较低，ABS无法起作用，仅是ESP系统起作用，那么改进ABS提高车辆 的稳定性对改善交通安全所起的作用将会非常有限。通过对ESP起作用的工况中驾驶员的反 应进行统计分析，发现在直线行驶中，68%的驾驶员在转向之前制动，弯道行驶工况中，有 57%的驾驶员在转向之前或转向过程中制动。可见通过改进ABS系统提高车辆的稳定性，将 在ESP系统起作用的大部分工况中有效改善交通安全。根据ABS系统的工作原理，如图l，如果将ABS系统的目标滑移率向左移适当距离，则有纵向附着系数略为减少，而侧向附着系数有很大提高，反应在车轮受力上，即为在牺牲一 点纵向制动力的同时，大幅度提高了侧向力，而侧向力的提高就意味着增加了车辆抵抗侧向 干扰得能力，提高了车辆的侧向稳定性能。因此，基于此原理，通过离线仿真和优化技术限 制弯道外侧车轮的ABS滑移率工作区间保持在车轮p-义曲线的高范围内变化，弯道内侧车 轮的ABS滑移率工作区间保持在车轮ju-A曲线的低范围内变化，从而标定出ABS系统的"目 标滑移率一转向角一制动初速度"曲面，在现有ABS系统的基础上，系统基于此"目标滑移 率一转向角一制动初速度"曲面实时动态地调整内外侧车轮的目标滑移率，就能够有效提高 车辆的侧向稳定性能，在不增加任何成本的情况下使ABS系统具有部分ESP系统的功能。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种，根据以 上分析，在转弯制动工况时，基于综合考虑车辆纵向制动性能与侧向稳定性能，确定车辆内 外侧车轮的最优滑移率工作区间，来重新分配车轮所受纵向制动力和侧向力，从而提高弯道 制动时整车的侧向稳定性能。如何相对应于不同的转弯制动工况下来确定此最优目标滑移率 工作区间，是本专利技术的关键。本专利技术的上述目的通过以下技术方案实现 一种a) 通过仿真环境，设置一定的转弯制动工况，包括路面附着系数、方向盘转角和制 动初速度，即设置车辆在一定附着系数路面上，以一定的制动初速度及转向角进行弯道制动；b) 选取弯道制动过程中综合考虑车辆制动效能和侧向稳定性能的综合评价指标作为目 标函数；c) 选取弯道内、外侧车轮的目标滑移率工作区间的上门限值作为自变量；d) 运行仿真得到不同自变量下的不同目标函数值，采用优化技术优化出最优目标函数 值，其所对应的自变量即为此工况下弯道内外侧车轮的ABS系统的最优目标滑移率工作区间 的上门限值；e) 插值拟合得到不同路面上ABS系统的"目标滑移率一转向角一制动初速度"曲面；f) 将"目标滑移率一转向角一制动初速度"曲面提供给相应实际工况下的在线ABS系 统，该系统以"目标滑移率一转向角一制动初速度"曲面所确定的目标滑移率来动态调整弯 道内外侧车轮的轮缸压力，从新分配车轮所受的纵向制动力和侧向力，从而使整车产生抑制 车辆发生过度转向或不足转向的横摆力矩，保持车辆在弯道上稳定制动，提高弯道制动时车 辆稳定性能。所述的路面附着系数包括冰面U =0. 1、压雪路面W =0. 3和混凝土路面U =0. 85三种常规 路面，所述的方向盘转角的选取由零逐渐增大到车辆不制动时保持稳定所允许的最大转向 角，所述的制动初速度选取一个初始值，然后逐渐增大到车辆转弯行驶不制动时所允许的最大速度。所述的目标函数包括制动效能由制动距离体现，侧向稳定性能由实际横摆角速度与名 义横摆角速度的偏差和车辆质心侧偏角来衡量。ESP系统可以精确地分配车轮的制动力，保证车辆的侧向稳定性能，防止车辆极限工况 下的激转、甩尾。但其成本太高，装车率非常低，无法有效地提高车辆的主动安全性能。ABS 系统已经是所有车的标准配置，但ABS系统仅考虑了车辆的纵向性能，无法从整车动力学的 角度提高制动时车辆的侧向稳定性能。CBC系统(弯道制动系统)是在ABS系统的硬件基础 上加了许多传感器，并利用ESP的控制思想——利用ABS对每个车轮进行独立控制，来保证 车辆在弯道制动时的侧向稳定性能。但同样，由于传感器的添加，增加其成本。EHB系统对 现有的ABS进行了改进，但其仍然只是从制动效能最大出发，分配前后轮制动压力，使车辆 的制动力分配曲线尽可能接近理想的制动力分配曲线，最大限度的利用路面所能提供的最大 附着力，车辆的侧向性能没有显著的提高，车辆的运动更无法体现出驾驶员的驾驶意愿。为此，我们希望在现有ABS系统的基础上，基于离线仿真和优化技术得到的"目标滑移 率一转向角一制动初速度"曲面来实时动态地调整弯道内外侧车轮的目标滑移率来提高整车 的横向稳定性能。由前文分析，该控制方法的关键在于综合车辆的制动性能与侧向稳定性能 如何确定弯道制动时ABS系统的目标滑移率工作区间，并将确定好的目标滑移率工作区间提 供给在线ABS系统，让系统能适时地进行动态调整各车轮轮缸的制动压力。本专利技术提出了一 种基于离线仿真和优化技术来标定弯道制动工况下ABS系统目标滑移率工作区间的方法。标 定过程的逻辑框图如图2所示。ABS系统目标滑移率工作区间的标定方法是先通过仿真环境(模拟实际路面工况)， 设置一定的转弯制动工况；根据汽车转向来判断车辆左右侧车轮分别为弯道内侧还是外侧车 轮；改变ABS控制算法中弯道内、外侧车轮的滑移率工作区间，使弯道内外侧车轮的ABS滑移率工作区间分别以一定的步长在车轮M-凡曲线上向左向右移动，同时限制弯道外侧车轮 的ABS滑移率工作区间保持在高范围内变化，弯道内侧车轮的ABS滑移率工作区间保持在低 范围内变化；选取综合考虑车辆制动效能和侧向稳本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种提高车辆转弯制动侧向稳定性的汽车制动控制方法，其特征在于：　ａ）通过仿真环境，设置一定的转弯制动工况，包括：路面附着系数、方向盘转角和制动初速度，即设置车辆在一定附着系数路面上，以一定的制动初速度及转向角进行弯道制动；　ｂ） 选取弯道制动过程中综合考虑车辆制动效能和侧向稳定性能的综合评价指标作为目标函数；　ｃ）选取弯道内、外侧车轮的目标滑移率工作区间的上门限值作为自变量；　ｄ）运行仿真得到不同自变量下的不同目标函数值，采用优化技术优化出最优目标函数值 ，其所对应的自变量即为此工况下弯道内外侧车轮的ＡＢＳ系统的最优目标滑移率工作区间的上门限值；　ｅ）插值拟合得到不同路面上ＡＢＳ系统的“目标滑移率－转向角－制动初速度”曲面；　ｆ）将“目标滑移率－转向角－制动初速度”曲面提供给相应 实际工况下的在线ＡＢＳ系统，该系统以“目标滑移率－转向角－制动初速度”曲面所确定的目标滑移率来动态调整弯道内外侧车轮的轮缸压力，从新分配车轮所受的纵向制动力和侧向力，从而使整车产生抑制车辆发生过度转向或不足转向的横摆力矩，保持车辆在弯道上稳定制动，提高弯道制动时车辆稳定性能。...

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：高镇海，管欣，郭健，邓国辉，董益亮，袁昌碧，谯艳娟，
申请(专利权)人：吉林大学，
类型：发明
国别省市：82[中国|长春]