CN101474996A - 汽车在极限附着条件下行驶稳定性控制系统及控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了属于车辆的行驶安全控制技术的一种汽车在极限附着条件下行驶稳定性控制系统及控制方法。该控制系统的发动机安装在汽车头部，在前、后轮位置分别设置轮速传感器和制动器，与制动力调节装置及侧向加速度传感连接，控制装置分别连接发动机、轮速传感器、前轮转向角传感器及车辆横摆角速度传感器；所述控制方法是先由轮速传感器、车辆横摆角速度传感器和侧向加速度传感器、前轮转向角传感器实时监测反应车身状态的数据，通过计算车辆横摆角速度传感器和侧向加速度传感器、前轮转向角传感器获得的数据，得到车辆实际侧偏角，根据车辆实际侧偏角与理论侧偏角误差和横摆角加速度反馈去控制各车轮驱动/制动力，达到控制车辆稳定性的目的。

Description

汽车在极限附着条件下行驶稳定性控制系统及控制方法

技术领域

本发明属于车辆的行驶安全控制技术，特别涉及汽车行驶稳定性控制的一种汽车在极限附着条件下行驶稳定性控制系统及控制方法。

背景技术

传统车辆行驶稳定性控制系统一般对在地面附着极限范围内的失稳态具有显著控制效果，当车辆与地面之间超出附着极限范围时，即作用于车辆的地面作用力超出地面最高物理附着极限时，这种车辆行驶稳定性控制系统的控制效果大为降低，甚至完全失去控制效果，造成车辆失控，引发安全事故。现行汽车行驶稳定性控制系统是根据车辆的行驶状况，通过发动机输出转矩控制和制动干预控制来调节各车轮驱动力/制动力，使车辆尽可能地按驾驶者的意图保持稳定行驶状态，所谓行驶稳定性控制是汽车的主动安全性控制，能在保证车辆行驶稳定性的同时使车辆尽可能地按驾驶者意图行驶，大大提高了车辆的行驶安全性。本发明所述汽车在极限附着条件下行驶稳定性控制系统是指汽车从附着极限范围内的失稳态到超出附着极限范围的失控态的车辆行驶稳定性控制系统，进一步提高了车辆的行驶安全性。

发明内容

本发明的目的是提供一种汽车在极限附着条件下行驶稳定性控制系统及控制方法，其特征在于，所述汽车在极限附着条件下行驶稳定性控制系统为发动机7安装在汽车头部，在左前轮9、右前轮10、左后轮11和右后轮12位置分别设置轮速传感器1和制动器4；控制装置2分别连接发动机7、轮速传感器1、前轮转向角传感器6、车辆横摆角速度传感器5及侧向加速度传感8；制动力调节装置3分别连接制动器4和控制装置2。

所述汽车在极限附着条件下行驶稳定性控制系统控制方法，首先通过轮速传感器1、车辆横摆角速度传感器5和侧向加速度传感器8、前轮转向角传感器6实时监测反映车身状态的的数据，并通过对车身状态数据的分析计算得到车轮实际滑转率S₁、S₂、S₃、S₄，最佳滑转率S₁₀、S₂₀、S₃₀、S₄₀和目标滑转率S_1d、S_2d、S_3d、S_4d，车辆实际侧偏角与理论侧偏角，根据车辆实际侧偏角与理论侧偏角误差(实际侧偏角减去理论侧偏角)和横摆角加速度反馈去控制各车轮驱动/制动力，达到控制车辆稳定性的目的。

所述根据车辆侧偏角误差和横摆角加速度反馈控制各车轮驱动/制动力，即当车辆横摆角加速度未达到门限值时，根据车辆侧偏角误差反馈控制各车轮驱动/制动力；当车辆横摆角加速度超过到门限值时，根据车辆车辆横摆角加速度控制各车轮驱动/制动力，横摆角加速度门限值由具体车辆根据匹配试验获得。

所述根据车辆侧偏角误差反馈控制各车轮驱动/制动力，是在地面附着极限范围内通过发动机输出转矩控制和制动干预控制来实现，使车辆在保持稳定性的同时尽可能按驾驶者的意图行驶。

所述根据车辆横摆角加速度反馈控制各车轮驱动/制动力，即当车辆横摆角加速度超过一定门限值时即判断作用于车辆的地面作用力超出地面最高物理附着极限，此时通过发动机输出转矩控制和制动干预控制以使车辆避免失控为主要控制目标，而不再以尽可能按驾驶者的意图行驶为主要控制目标，以降低车辆发生失控的可能性和发生失控的危险程度。

本发明的有益效果是汽车在极限附着条件下行驶稳定性控制系统是通过发动机输出转矩控制和制动干预控制以使车辆避免失控为主要控制目标，而不再以尽可能按驾驶者的意图行驶为主要控制目标，以降低车辆发生失控的可能性和发生失控的危险程度，进一步提高了车辆的行驶安全性。

附图说明

图1在极限附着条件下行驶稳定性控制系统结构示意图。图中，1为轮速传感器，2为控制装置，3为制动力调节装置，4为制动器，5为车辆横摆角速度传感器，6为前轮转向角传感器，7为发动机，8为侧向加速度传感器，9为左前轮，10为右前轮，11为左后轮，12为右后轮。

图2在极限附着条件下行驶稳定性控制系统控制流程图。

图3车轮驱动/制动力控制流程图。

具体实施方式

本发明提供一种汽车在极限附着条件下行驶稳定性控制系统。

下面结合附图详细说明本发明。

如图1所示汽车在极限附着条件下行驶稳定性控制系统，发动机7安装在汽车头部，在前、后轮位置分别设置轮速传感器1和制动器4，控制装置2分别连接发动机7、轮速传感器1、前轮转向角传感器6、车辆横摆角速度传感器5及侧向加速度传感8；制动力调节装置3分别连接制动器4、控制装置2。控制装置2首先通过轮速传感器1、车辆横摆角速度传感器5和侧向加速度传感器8、前轮转向角传感器6实时监测反映车身状态的的数据，通过对车身状态数据的分析计算得到车轮实际滑转率S₁、S₂、S₃、S₄分别对应于左前轮9，右前轮10，左后轮11，右后轮12；最佳滑转率S₁₀、S₂₀、S₃₀、S₄₀和目标滑转率S_1d、S_2d、S_3d、S_4d，根据车辆实际侧偏角与理论侧偏角误差(实际侧偏角减去理论侧偏角)和横摆角加速度反馈去控制各车轮驱动/制动力，达到控制车辆稳定性的目的。

图2为在极限附着条件下行驶稳定性控制系统控制流程图，首先根据实时监测的反应车身状态的轮速传感器1、车辆横摆角速度传感器5和侧向加速度传感器8、前轮转向角传感器6的数据，通过计算得到车轮实际滑转率S₁、S₂、S₃、S₄，最佳滑转率S₁₀、S₂₀、S₃₀、S₄₀和目标滑转率S_1d、S_2d、S_3d、S_4d，车轮实际滑转率对应于地面和车轮实际作用力，最佳滑转率对应于地面和车轮最大作用力，目标滑转率为所需地面和车轮作用力对应的滑转率；进一步计算得到车辆理论偏航角β₀、实际偏航角β和车身横摆角加速度

；根据车辆偏航角误差值|β-β₀|(门限值为ε_β)和车身横摆角加速度

对车轮进行驱动/制动力控制，驱动/制动力控制流程见图3。再对车轮驱动/制动力控制之后的车身状况进行态实时监测，根据实时监测结果进入下一控制周期，重复上述控制过程。

图3为车轮驱动/制动力控制流程图，首先进行发动机控制，当两侧车轮滑转率误差值ΔS₁、ΔS₂均大于其门限值c，即车轮实际滑转率较小时，通过控制发动机输出转矩来对车轮进行驱动控制，否则，需要对车轮进行制动干预控制。

当 $\stackrel{.}{\mathrm{\ω}}>{\mathrm{\ϵ}}_{\stackrel{.}{\mathrm{\ω}}}$

为

的门限值)时，根据车轮滑移率误差值ΔS_i(i＝1～4)对车轮进行制动控制(i为车轮序号)，当ΔS_i(i＝1～4)小于其门限值c时，即实际滑移率接近目标滑转率时，对车轮进行制动保压控制，以保持其实际滑转率；当ΔS_i(i＝1～4)大于等于其门限值c时，对车轮进行制动增压控制，以提高其实际滑转率；当ΔS_i(i＝1～4)小于等于其门限值-c时，对车轮进行减压控制，以降低其实际滑转率。

当 $\stackrel{.}{\mathrm{\ω}}\≤{\mathrm{\ϵ}}_{\stackrel{.}{\mathrm{\ω}}}$ 时，当一侧车轮滑转率误差值小于等于其门限值c，即该侧车轮实际滑转率较大时，对车轮进行制动控制。通过判断两侧车轮最佳滑转率之差ΔS₀的正负号，即判断两侧车轮最佳滑转率大小来确定对哪一侧车轮进行制动控制。根据差速器原理，应对最佳滑转率较小的一侧车轮进行制动控制，这样可以降低该侧车轮实际滑转率，提高另一侧车轮实际滑转率。若左前轮9一侧最佳滑转率较小，则根据右前轮10的滑转率误差值ΔS₂对左前轮9进行制动控制。当右前轮10的滑转率误差值|ΔS₂|小于其门限值c时，即实际滑转率接近目标滑转率时，对左前轮9进行制动保压控制，以保持其实际滑转率。当右前轮10的滑转率误差值ΔS₂大于等于其门限值c时，对左前轮9进行制动增压控制，以提高其实际滑转率。当右前轮10的滑转率误差值ΔS₂小于等于其门限值-c时，对左前轮9进行减压控制，以降低其实际滑转率。若右前轮10一侧最佳滑转率较小，则根据左前轮9的滑转率误差值ΔS₁对右前轮10进行制动控制，控制原理同上。

Claims (5)

1.一种汽车在极限附着条件下行驶稳定性控制系统，其特征在于，所述汽车在极限附着条件下行驶稳定性控制系统为发动机(7)安装在汽车头部，在在左前轮(9)、右前轮(10)、左后轮(11)和右后轮(12)位置分别设置轮速传感器(1)和制动器(4)；控制装置(2)分别连接发动机(7)、轮速传感器(1)、前轮转向角传感器(6)、车辆横摆角速度传感器(5)及侧向加速度传感(8)；制动力调节装置(3)分别连接制动器(4)和控制装置(2)。

2.权利要求1所述汽车在极限附着条件下行驶稳定性控制系统，其特征在于，首先通过轮速传感器(1)、车辆横摆角速度传感器(5)和侧向加速度传感器(8)、前轮转向角传感器(6)实时监测反映车身状态的的数据，并通过对车身状态数据的分析计算得到车轮实际滑转率S₁、S₂、S₃、S₄，最佳滑转率S₁₀、S₂₀、S₃₀、S₄₀和目标滑转率S_1d、S_2d、S_3d、S_4d，车辆实际侧偏角与理论侧偏角，根据车辆实际侧偏角与理论侧偏角误差(实际侧偏角减去理论侧偏角)和横摆角加速度反馈去控制各车轮驱动/制动力，达到控制车辆稳定性的目的。

3.根据权利要求2所述的控制方法，其特征在于，所述根据车辆侧偏角误差和横摆角加速度反馈控制各车轮驱动/制动力，即当车辆横摆角加速度未达到门限值时，根据车辆侧偏角误差反馈控制各车轮驱动/制动力；当车辆横摆角加速度超过到门限值时，根据车辆横摆角加速度控制各车轮驱动/制动力，横摆角加速度门限值由具体车辆根据匹配试验获得。

4.根据权利要求2所述的控制方法，其特征在于，所述根据车辆侧偏角误差反馈控制各车轮驱动/制动力，是在地面附着极限范围内通过发动机输出转矩控制和制动干预控制来实现，使车辆在保持稳定性的同时尽可能按驾驶者的意图行驶。

5.根据权利要求2所述的控制方法，其特征在于，所述根据车辆横摆角加速度反馈控制各车轮驱动/制动力，即当车辆横摆角加速度超过一定门限值时即判断作用于车辆的地面作用力超出地面最高物理附着极限，此时通过发动机输出转矩控制和制动干预控制以使车辆避免失控为主要控制目标，而不再以尽可能按驾驶者的意图行驶为主要控制目标，以降低车辆发生失控的可能性和发生失控的危险程度。

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