CN101434235A - 一种汽车转向制动稳定性控制系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种汽车转向制动稳定性控制系统，包括对侧向路径偏离量进行检测的车道偏离测量装置和根据其所输出信号相应对转向轮转向控制器和各车轮制动控制器进行控制的电子控制单元；所述车道偏离测量装置包括侧向位移传感器以及将侧向位移传感器实时所检测的实际侧向偏转位移值与驾驶员实时给定的侧向偏转位移值相应进行对比并得出侧向路径偏离量的车道偏离控制器；所述电子控制单元内嵌有根据车道偏离测量装置所输出的侧向路径偏离量信号相应对转向轮转向控制器和各车轮制动控制器进行控制的模糊控制功能模块。本发明结构合理且使用操作简便，能够有效改善汽车的制动稳定性，提高汽车在山区公路长大下坡弯道制动时的安全性。

Description

一种汽车转向制动稳定性控制系统

技术领域

本发明涉及汽车制动控制技术领域，尤其是涉及一种汽车转向制动稳定性控制系统。

背景技术

汽车制动时的方向稳定性是指在制动过程中，汽车按照驾驶员给定轨迹制动的能力，也就是维持直线制动或能按照给定半径弯道进行制动的能力。汽车在制动过程中经常出现制动跑偏、侧滑或失去转向能力，从而导致汽车失控并偏离原来的行驶方向。调查表明，与侧滑有关的事故比例在潮湿路面和冰雪路面上占有较大比例，而侧滑的产生有一半左右是由制动引起的。

汽车在直线制动时出现制动跑偏是由于左、右侧车轮地面制动力增大的快慢不一致，使两侧车轮地面制动力不等，从而引起制动跑偏；在转弯制动时，由于车轮垂直载荷、侧偏角、车身侧倾等的影响，各车轮地面最大制动力严格来讲并不相等，由此导致了在相同的制动器制动力条件下，各车轮受到的地面制动力有一定的差别，这对于汽车在转弯制动过程中出现制动跑偏有一定的影响；当汽车在山区公路长大下坡弯道路段进行制动时，若出现较严重的制动跑偏、侧滑或激转，汽车容易出现偏离预期行驶车道甚至进入对方行驶车道与对方向来车相撞的情况，对于未加装稳定性控制系统的车辆更是具有极大的危险性。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于针对上述现有技术中的不足，提供一种汽车转向制动稳定性控制系统，其结构合理且使用操作简便，能够有效改善汽车的制动稳定性，提高汽车在山区公路长大下坡弯道制动时的安全性。

为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：一种汽车转向制动稳定性控制系统，其特征在于：包括对侧向路径偏离量进行检测的车道偏离测量装置以及根据车道偏离测量装置所输出信号相应对转向轮转向控制器和各车轮制动控制器进行控制的电子控制单元；

所述车道偏离测量装置包括侧向位移传感器，以及将侧向位移传感器实时所检测的实际侧向偏转位移值与驾驶员实时给定的给定侧向偏转位移值相应进行对比并得出侧向路径偏离量的车道偏离控制器；所述车道偏离控制器分别与安装在车体上的车速传感器以及对方向盘转角角度进行实时检测的方向盘转角传感器相接，车道偏离控制器中设置有根据车速传感器和方向盘转角传感器所传送数据相应确定所述给定侧向偏转位移值的运算功能模块；所述侧向位移传感器安装在车体质心；

所述电子控制单元内嵌有根据车道偏离测量装置所输出的侧向路径偏离量信号相应对转向轮转向控制器和各车轮制动控制器进行控制的模糊控制功能模块。

还包括轮胎参数测量装置，所述轮胎参数测量装置为分别对四个车轮角速度和垂直载荷进行实时检测的车轮角速度传感器和轮胎垂直载荷传感器；

所述电子控制单元还内嵌有根据轮胎参数测量装置实时所检测信号相应建立轮胎侧偏力神经网络模型和轮胎纵向力神经网络模型并将二者合成为轮胎力模型多维空间特性曲面的神经网络控制功能模块；所述模糊控制功能模块根据车道偏离测量装置实时所检测信号并结合由所述轮胎力模型多维空间特性曲面实时所确定的轮胎最优滑移率相应对转向轮转向控制器和各车轮制动控制器进行控制。

所述车道偏离测量装置还包括安装在车体质心的车体转角传感器，所述车道偏离控制器将侧向位移传感器和车体转角传感器实时所检测信号相结合与所述给定侧向偏转位移值相应进行对比得出侧向路径偏离量。

所述车道偏离测量装置还包括对四个车轮侧偏角进行实时检测的轮胎侧偏角传感器，所述车道偏离控制器将侧向位移传感器和轮胎侧偏角传感器实时所检测信号相结合与所述给定侧向偏转位移值相应进行对比得出侧向路径偏离量。

本发明与现有技术相比具有以下优点，1、提高了汽车在山区公路长大下坡转弯路段制动时的稳定性；2、减小汽车因转弯制动偏离预期行驶车道而发生的交通事故；3、相比固定滑移率制动，本发明采用滑移率神经网络进行最优控制，能有效减少汽车的制动距离，提高汽车的制动安全性；4、采用滑移率神经网络最优控制和模糊控制，能减少制动器控制机构和转向系统控制频率及控制系统的损坏。综上，本发明能够对汽车转向制动过程中的失稳状况进行稳定性控制，大大改善了汽车的制动稳定性，提高了汽车在山区公路长大下坡弯道制动时的安全性。

下面通过附图和实施例，对本发明的技术方案做进一步的详细描述。

附图说明

图1为本发明第一实施方式的电路框图。

图2为本发明第二实施方式的电路框图。

图3为本发明第三实施方式的电路框图。

图4为本发明第四实施方式的电路框图。

附图标记说明：

1—车道偏离测量装置；2—轮胎参数测量装置；3—车轮角速度传感器；

4—轮胎垂直载荷传感  5—侧向位移传感器；  6—车体转角传感器；器；

7—电子控制单元；    8—转向轮转向控制器；9—车轮制动控制器；

10—车道偏离控制器； 11—车速传感器；     12—方向盘转角传感                                               器；

13—轮胎侧偏角传感器；14—模糊控制功能模     15—神经网络控制功块；能模块。

具体实施方式

实施例1

如图1所示，本发明包括对侧向路径偏离量进行检测的车道偏离测量装置1以及根据车道偏离测量装置1所输出信号相应对转向轮转向控制器8和各车轮制动控制器9进行控制的电子控制单元7。

其中，所述车道偏离测量装置1包括侧向位移传感器5，以及将侧向位移传感器5实时所检测的实际侧向偏转位移值与驾驶员实时给定的给定侧向偏转位移值相应进行对比并得出侧向路径偏离量的车道偏离控制器10；所述车道偏离控制器10分别与安装在车体上的车速传感器11以及对方向盘转角角度进行实时检测的方向盘转角传感器12相接，车道偏离控制器10中设置有根据车速传感器11和方向盘转角传感器12所传送数据相应确定所述给定侧向偏转位移值的运算功能模块；所述侧向位移传感器5安装在车体质心。

所述电子控制单元7内嵌有根据车道偏离测量装置1所输出的侧向路径偏离量信号相应对转向轮转向控制器8和各车轮制动控制器9进行控制的模糊控制功能模块14。

本发明的工作过程是：当汽车进行转向制动时，首先，由车道偏离测量装置1对汽车偏离预期行驶车道的状况进行测量和分析，具体是通过安装在车体质心的侧向位移传感器5实时对车体的侧向位移进行检测且将其所检测的信号实时传送至车道偏离控制器10，同时，车道偏离控制器10对与其相接的车速传感器11和方向盘转角传感器12所传送的驾驶员实时给定车速值和方向盘转角角度进行分析后相应确定出驾驶员实时给定侧向偏转位移值，并且将侧向位移传感器5实时所检测信号(即实际侧向偏转位移量)与所述驾驶员实时给定侧向偏转位移值(即预期侧向偏转位移量)进行对比得出侧向路径偏离量；之后，车道偏离测量装置1将其所得出的侧向路径偏离量输送至电子控制单元7，电子控制单元7中内嵌的模糊控制功能模块14根据所述侧向路径偏离量信号，相应对转向轮转向控制器8和各车轮制动控制器9进行控制。具体是：根据所述侧向路径偏离量信号，由模糊控制功能模块14相应确定转弯过度控制模式或转弯不足控制模式以及控制量的大小，通过转向轮转向控制器8和各车轮制动控制器9相应对转向轮的转角大小以及各车轮制动器的制动力矩进行控制，最终实现对汽车转向制动过程中所出现的失稳状况进行稳定性控制，改善了汽车的制动稳定性，提高了汽车在山区公路长大下坡弯道路段制动时的安全性。

实施例2

如图2所示，本实施例中，本发明还包括轮胎参数测量装置2，所述轮胎参数测量装置2为分别对四个车轮角速度和垂直载荷进行实时检测的车轮角速度传感器3和轮胎垂直载荷传感器4。另外，所述电子控制单元7还内嵌有根据轮胎参数测量装置2实时所检测信号相应建立轮胎侧向力神经网络模型和轮胎纵向力神经网络模型并将二者合成为轮胎力模型多维空间特性曲面的神经网络控制功能模块15；所述模糊控制功能模块14根据车道偏离测量装置1实时所检测信号并结合由所述轮胎力模型多维空间特性曲面实时所确定的轮胎最优滑移率相应对转向轮转向控制器8和各车轮制动控制器9进行控制。

在汽车进行转向制动时，轮胎参数测量装置2即车轮角速度传感器3和轮胎垂直载荷传感器4分别对四个车轮角速度和垂直载荷进行实时检测，并且将二者所检测信号传送至电子控制单元7中内嵌的神经网络控制功能模块15，神经网络控制功能模块15对车轮角速度传感器3和轮胎垂直载荷传感器4所检测信号进行分析并相应建立轮胎侧向力神经网络模型和轮胎纵向力神经网络模型；之后，神经网络控制功能模块15再将轮胎侧向力神经网络模型和轮胎纵向力神经网络模型合成为轮胎力模型多维空间特性曲面，再相应由所述轮胎力模型多维空间特性曲面实时确定轮胎最优滑移率，实际分析测试过程中，某一时刻的轮胎力模型多维空间特性曲面的最高点即为轮胎最优滑移率的确定点。其余部分的结构、功能以及连接关系均与实施例1相同。

因而，本实施例中，本发明的工作过程是：当汽车进行转向制动时，首先由轮胎参数测量装置2测量并分析得到轮胎在制动时的垂直载荷以及车轮角速度等参数，同时，与实施例1相同，由车道偏离测量装置1对汽车偏离预期行驶车道的状况进行测量和分析并得出侧向路径偏离量；而轮胎参数测量装置2和车道偏离测量装置1同时将其所分析测得数据传送至电子控制单元7；先利用电子控制单元7中内嵌的神经网络控制功能模块15寻求轮胎最优滑移率，再由电子控制单元7中内嵌的模糊控制功能模块14参照轮胎最优滑移率的变化相应确定转弯过度控制模式或转弯不足控制模式以及控制量的大小，其中侧向路径偏离量为电子控制单元7的主要控制参数，具体是由模糊控制功能模块14相应对转向轮转向控制器8和各车轮制动控制器9进行控制。

实施例3

如图3所示，本实施例中，所述车道偏离测量装置1还包括安装在车体质心的车体转角传感器6，所述车道偏离控制器10将侧向位移传感器5和车体转角传感器6实时所检测信号相结合与所述给定侧向偏转位移值相应进行对比得出侧向路径偏离量。因而，在汽车进行转向制动时，安装在车体质心的车体转角传感器6实时对车体的实际偏转角度进行检测，同时将其所检测到的信号同步传送至车道偏离控制器10，车道偏离控制器10将侧向位移传感器5和车体转角传感器6实时所检测信号相结合确定车体的实际偏转位移且将该实际偏转位移与所述给定侧向偏转位移值相应进行对比得出侧向路径偏离量。其余部分的结构、功能以及连接关系均与实施例2相同。

实施例4

如图4所示，本实施例中，所述车道偏离测量装置1还包括对四个车轮侧偏角进行实时检测的轮胎侧偏角传感器13，所述车道偏离控制器10将侧向位移传感器5和轮胎侧偏角传感器13实时所检测信号相结合与所述给定侧向偏转位移值相应进行对比得出侧向路径偏离量。因而，在汽车进行转向制动时，轮胎侧偏角传感器13实时对四个车轮的实际侧偏角进行检测，同时将其所检测到的信号同步传送至车道偏离控制器10，车道偏离控制器10将侧向位移传感器5和轮胎侧偏角传感器13实时所检测信号相结合确定车体的实际偏转位移且将该实际偏转位移与所述给定侧向偏转位移值相应进行对比得出侧向路径偏离量。其余部分的结构、功能以及连接关系均与实施例2相同。

以上所述，仅是本发明的较佳实施例，并非对本发明作任何限制，凡是根据本发明技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、变更以及等效结构变化，均仍属于本发明技术方案的保护范围内。

Claims (4)

1.一种汽车转向制动稳定性控制系统，其特征在于：包括对侧向路径偏离量进行检测的车道偏离测量装置(1)以及根据车道偏离测量装置(1)所输出信号相应对转向轮转向控制器(8)和各车轮制动控制器(9)进行控制的电子控制单元(7)；

所述车道偏离测量装置(1)包括侧向位移传感器(5)，以及将侧向位移传感器(5)实时所检测的实际侧向偏转位移值与驾驶员实时给定的给定侧向偏转位移值相应进行对比并得出侧向路径偏离量的车道偏离控制器(10)；所述车道偏离控制器(10)分别与安装在车体上的车速传感器(11)以及对方向盘转角角度进行实时检测的方向盘转角传感器(12)相接，车道偏离控制器(10)中设置有根据车速传感器(11)和方向盘转角传感器(12)所传送数据相应确定所述给定侧向偏转位移值的运算功能模块；所述侧向位移传感器(5)安装在车体质心；

所述电子控制单元(7)内嵌有根据车道偏离测量装置(1)所输出的侧向路径偏离量信号相应对转向轮转向控制器(8)和各车轮制动控制器(9)进行控制的模糊控制功能模块(14)。

2.按照权利要求1所述的一种汽车转向制动稳定性控制系统，其特征在于：还包括轮胎参数测量装置(2)，所述轮胎参数测量装置(2)为分别对四个车轮角速度和垂直载荷进行实时检测的车轮角速度传感器(3)和轮胎垂直载荷传感器(4)；

所述电子控制单元(7)还内嵌有根据轮胎参数测量装置(2)实时所检测信号相应建立轮胎侧偏力神经网络模型和轮胎纵向力神经网络模型并将二者合成为轮胎力模型多维空间特性曲面的神经网络控制功能模块(15)；所述模糊控制功能模块(14)根据车道偏离测量装置(1)实时所检测信号并结合由所述轮胎力模型多维空间特性曲面实时所确定的轮胎最优滑移率相应对转向轮转向控制器(8)和各车轮制动控制器(9)进行控制。

3.按照权利要求1或2所述的一种汽车转向制动稳定性控制系统，其特征在于：所述车道偏离测量装置(1)还包括安装在车体质心的车体转角传感器(6)，所述车道偏离控制器(10)将侧向位移传感器(5)和车体转角传感器(6)实时所检测信号相结合与所述给定侧向偏转位移值相应进行对比得出侧向路径偏离量。

4.按照权利要求1或2所述的一种汽车转向制动稳定性控制系统，其特征在于：所述车道偏离测量装置(1)还包括对四个车轮侧偏角进行实时检测的轮胎侧偏角传感器(13)，所述车道偏离控制器(10)将侧向位移传感器(5)和轮胎侧偏角传感器(13)实时所检测信号相结合与所述给定侧向偏转位移值相应进行对比得出侧向路径偏离量。

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