CN107662595A - 一种车辆制动稳定控制方法及系统 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种车辆制动稳定控制方法及系统,所述方法包括以下步骤:获取车辆的实际横摆角速度;计算车辆的目标横摆角速度;计算所述目标横摆角速度和所述实际横摆角速度的差值以及所述差值的绝对值;根据所述绝对值判断车辆的制动状态,车辆的制动状态包括制动稳定和制动失稳;当车辆的制动状态为制动失稳时,根据所述差值判断车辆的制动失稳类型,制动失稳类型包括转向过度还是转向不足;以及计算车轮的滑移率;根据车辆的制动失稳类型和车轮的滑移率控制一侧车轮的制动力的增加或另一侧车轮制动力的减少。所述方法使车辆在转向制动过程中发生失稳时,避免了因过度增加制动力激活车辆的防抱死系统而使制动失效,大大提高了车身的稳定性。
Description
技术领域
本发明涉及一种车辆制动稳定控制方法及系统。
背景技术
目前市场较为普及的车辆都装有为ABS(制动稳定系统)和ESP(转向稳定系统)结合的控制方法,ABS的主要作用是车辆直行制动时,防止制动时车轮抱死,以及防止制动时产生的侧滑和甩尾等危险现象,缩短制动距离;而ESP主要通过施加制动力控制横摆力矩的策略,使车辆不但在直线行驶保证稳定性,甚至在转向过程中保持车身稳定性。
但是这种技术也有一定局限性,车辆转向过程中施加制动时,发生车身失稳的情况时,此时ESP功能虽被激活,仅仅通过制动力控制横摆力矩,同时传统车辆制动力控制精度不高,当需要施加制动的一侧轮胎处于制动,并且处于最优滑移率时,此时ESP施加制动力则会与ABS功能相冲突,无法增加制动力,使得ESP通过增加制动力保持车身稳定的目的失效。
发明内容
本发明旨在至少在一定程度上解决上述技术中的技术问题之一。为此,本发明的第一个目的在于提出一种车辆制动稳定控制方法,该控制方法使车辆在转向制动过程中发生失稳时,避免了因过度增加制动力激活车辆的防抱死系统而使制动失效,大大提高了车身的稳定性。
本发明的第二个目的在于提出一种车辆制动稳定控制系统。
为达到上述目的,本发明一方面实施例提出了一种车辆制动稳定控制方法,包括以下步骤:获取车辆的实际横摆角速度;计算车辆的目标横摆角速度;计算所述目标横摆角速度和所述实际横摆角速度的差值以及所述差值的绝对值;根据所述绝对值判断车辆的制动状态,车辆的制动状态包括制动稳定和制动失稳;当车辆的制动状态为制动失稳时,根据所述差值判断车辆的制动失稳类型,制动失稳类型包括转向过度还是转向不足;以及计算车轮的滑移率;根据车辆的制动失稳类型和车轮的滑移率控制一侧车轮的制动力的增加或另一侧车轮制动力的减少。
根据本发明实施例的车辆制动稳定控制方法,车辆在转向制动过程中发生失稳时,避免了因过度增加制动力激活车辆的防抱死系统而使制动失效,大大提高了车身的稳定性。
根据本发明的一个实施例,根据所述绝对值判断车辆的制动状态,具体包括:如果所述绝对值小于门限值,则判断车辆处于制动稳定状态;如果所述绝对值大于门限值,则判断车辆处于制动失稳状态。
根据本发明的一个实施例,根据所述差值判断车辆的制动失稳类型,具体包括:如果所述差值小于零,则判断车辆转向过度;如果所述差值大于零,则判断车辆转向不足。
根据本发明的一个实施例,根据车辆的制动失稳类型和车轮的滑移率控制一侧车轮的制动力的增加或另一侧车轮制动力的减少,具体包括:当车辆转向不足时,内侧车轮的滑移率若未超过最优滑移率,则增加内侧车轮的制动力;内侧车轮的滑移率若超过最优滑移率,则降低外侧车轮的制动力。
根据本发明的一个实施例,根据车辆的制动失稳类型和车轮的滑移率控制一侧车轮的制动力的增加或另一侧车轮制动力的减少,具体包括:当车辆转向过度时,外侧车轮的滑移率若未超过最优滑移率,则增加外侧车轮的制动力;外侧车轮的滑移率若超过最优滑移率,则降低内侧车轮的制动力。
根据本发明的一个实施例,目标横摆角速度根据以下公式确定:Y目标=W*V/L*(1+M*V*V),其中Y目标为目标横摆角速度,W为方向盘转角,V为车速,L为前后轴距,M为标定值。
根据本发明的一个实施例,车轮的滑移率S根据以下公式确定:S=(V-Vwl)/V*100%,S为滑移率,V为车速,Vwl为轮速。
为达到上述目的,本发明另一方面实施例提出了一种车辆制动稳定控制系统,包括:实际横摆角速度获取模块,所述实际横摆角速度获取模块用于获取车辆的实际横摆角速度;目标横摆角速度计算模块,所述目标横摆角速度计算模块用于计算车辆的目标横摆角速度;计算模块,所述计算模块用于计算所述目标横摆角速度和所述实际横摆角速度的差值以及所述差值的绝对值;制动状态判断模块,所述制动状态获取模块用于根据所述绝对值判断车辆是处于制动稳定状态还是制动失稳状态;制动失稳类型判断模块,所述制动失稳类型判断模块用于根据所述差值判断车辆是转向不足还是转向过度;车轮信息状态获取模块,所述车轮信息状态获取模块用于计算车轮的滑移率;以及控制模块,所述控制模块用于根据车辆的制动失稳类型和车轮的滑移率控制一侧车轮的制动力的增加或另一侧车轮制动力的减少。
根据本发明实施例的车辆制动稳定控制系统,车辆在转向制动过程中发生失稳时,避免了因过度增加制动力激活车辆的防抱死系统而使制动失效,大大提高了车身的稳定性。
根据本发明的一个实施例,所述制动状态判断模块根据所述绝对值判断车辆的制动状态,具体包括:如果所述绝对值小于门限值,制动状态获取模块则判断车辆处于制动稳定状态;如果所述绝对值大于门限值,制动状态获取模块则判断车辆处于制动失稳状态。
根据本发明的一个实施例,所述制动状态判断模块根据所述差值判断车辆的制动失稳类型,具体包括:如果所述差值小于零,制动状态获取模块则判断车辆转向过度;如果所述差值大于零,制动状态获取模块则判断车辆转向不足。
根据本发明的一个实施例,所述控制模块根据车辆的制动失稳类型和车轮的滑移率控制一侧车轮的制动力的增加或另一侧车轮制动力的减少,具体包括:当车辆转向不足时,内侧车轮的滑移率若未超过最优滑移率,所述控制模块则增加内侧车轮的制动力;内侧车轮的滑移率若超过最优滑移率,所述控制模块则降低外侧车轮的制动力。
根据本发明的一个实施例,所述控制模块根据车辆的制动失稳类型和车轮的滑移率控制一侧车轮的制动力的增加或另一侧车轮制动力的减少,具体包括:当车辆转向过度时,外侧车轮的滑移率若未超过最优滑移率,所述控制模块则增加外侧车轮的制动力;外侧车轮的滑移率若超过最优滑移率,所述控制模块则降低内侧车轮的制动力。
根据本发明的一个实施例,车辆为轮边电机驱动的车辆,车辆的每个车轮对应设置一个轮边电机。
附图说明
图1是本发明的实施例的车辆制动稳定控制方法的流程图;
图2是本发明的一个具体实施例的车辆制动稳定控制方法的流程图;
图3是本发明的实施例的车辆制动稳定控制系统的方框示意图;
图4是本发明的一个实施例的车辆的结构示意图;
图5(a)为车辆转向制动后,转向不足失稳受力示意图,F是制动力 ,f是滚动阻力;
图5(b)为车辆转向制动后,转向过度失稳受力示意图,F是制动力 ,f是滚动阻力;
图6(a)为车辆发生转向不足后,增加内侧轮制动力时的受力示意图,F是制动力,F′是增加的制动力,F″是减少的制动力;
图6(b)为车辆发生转向不足后,降低外侧轮制动力时的受力示意图,F是制动力,F′是增加的制动力,F″是减少的制动力;
图7(a)为车辆发生转向过度后,增加外侧轮制动力时的受力示意图,F′是增加的制动力,F″是减少的制动力;
图7(b)为车辆发生转向过度后,降低内侧轮制动力时的受力示意图,F′是增加的制动力,F″是减少的制动力。
附图标记说明
1:轮速传感器
2:车轮
3:轮边电机
4:方向盘转角传感器
5:横摆角速率传感器
6:电子控制器
7:电机控制器。
具体实施方式
下面详细描述本发明的实施例,所述实施例的示例在附图中示出,其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的,旨在用于解释本发明,而不能理解为对本发明的限制。
术语“一侧”可以是“外侧”或“内侧”,而“另一侧”对应地可以是“内侧”或“外侧”。术语“外侧车轮”和“内侧车轮”,“外侧车轮”在左转向时指的是右前轮和右后轮,在右转向时指的是左前轮和左后轮,“内侧车轮”在左转向时指的是左前轮和左后轮,在右转向时指的是右前轮和右后轮。
图1是本发明的实施例的车辆制动稳定控制方法的流程图,如图1所示,车辆制动稳定控制方法包括以下步骤:获取车辆的实际横摆角速度;计算车辆的目标横摆角速度;计算所述目标横摆角速度和所述实际横摆角速度的差值以及所述差值的绝对值;根据所述绝对值判断车辆的制动状态,车辆的制动状态包括制动稳定和制动失稳;当车辆的制动状态为制动失稳时,根据所述差值判断车辆的制动失稳类型,制动失稳类型包括转向过度还是转向不足;以及计算车轮的滑移率;根据车辆的制动失稳类型和车轮的滑移率控制一侧车轮的制动力的增加或另一侧车轮制动力的减少。
该控制方法使车辆在转向制动过程中发生失稳时,避免了因过度增加制动力激活车辆的防抱死系统而使制动失效,大大提高了车身的稳定性和安全性。
在本发明的一个具体实施例中,如图2所示,车辆制动稳定控制方法可以包括以下步骤:
S01: 获得车辆的实际横摆角速度Y,并计算车辆的目标横摆角速度Y目标,然后将目标横摆角速度Y目标与实际横摆角速度Y的差值的绝对值与给定的门限值K作比较,若绝对值小于门限值K,则判断车辆处于制动稳定状态,若绝对值大于门限值K,判断车辆处于制动失稳状态,车辆稳定进入步骤S04,车辆失稳则进入步骤S02。目标横摆角速度Y目标根据以下公式确定:Y目标=W*V/L*(1+M*V*V),其中Y目标为目标横摆角速度,W为方向盘转角,V为车速,L为前后轴距,M为标定值,M可根据车速以及实车试验进行标定方向盘转角,W通过方向盘转角传感器获得。实际横摆角速度Y通过车辆的横摆角速率传感器获得。
S02:判断车辆是否处于制动状态,是进入步骤S03,否进入步骤S04。
S03:将制动稳定性控制标志C置1。
S04:将制动稳定性控制标志C置0。
S05:判断制动稳定性控制标志C是否等于1,若是,进入步骤S06,若否,进入下一次判断。
S06:判断车辆的制动失稳是转向过度还是转向不足。通过目标横摆角速度Y目标与实际横摆角速度Y的差值判断车辆转向不足还是转向过度,如果差值小于零,则判断出车辆转向过度;如果差值大于零,则判断出车辆转向不足。车辆转向过度进入步骤S07,车辆转向不足进入步骤S11。图5(a)为转向不足失稳受力示意图,图5(b)为转向过度失稳受力示意图。
S07:判断车辆外侧车轮滑移率是否低于最优滑移率值Ku,若是,进入步骤S08。若否,进入步骤S09。车轮的滑移率S根据以下公式确定:S=(V-Vwl)/V*100%,S为滑移率,V为车速,Vwl为轮速。轮速Vwl通过轮速传感器获得。
S08:增加车辆外侧轮制动力,并进入下一次控制。如图7(a)所示,车辆发生转向过度后,增加外侧轮制动力时的车轮的受力分析。
S09:判断车辆内侧轮制动力是否大于0,若是,进入步骤S10,若否,结束控制,进入下一次控制。步骤S10:降低车辆内侧轮制动力,并进入下一次控制。如图7(b)所示,车辆发生转向过度后,降低内侧轮制动力时的车轮的受力分析。
S11:判断车辆内侧车轮滑移率是否低于最优滑移率值Ku,若是,进入步骤S12。若否,进入步骤S13。
S12:增加车辆内侧轮制动力,进入步骤S13。如图6(a)所示,车辆发生转向不足后,增加内侧轮制动力时的车轮的受力分析。
S13:判断车辆外侧轮制动力是否大于0,若是,进入步骤S14,若否,结束控制,进入下一次控制。
S14:降低车辆外侧轮制动力,并进入下一次控制。如图6(b)所示,车辆发生转向不足后,降低外侧轮制动力时的车轮的受力分析,。
本发明的车辆制动稳定控制方法并非为了保证实际横摆角速度与目标横摆角速度接近,而盲目的对一侧车轮施加制动力,这样会激活防抱死系统,导致制动失效。当车辆转向不足时,内侧车轮的滑移率若未超过最优滑移率,则增加内侧车轮的制动力,内侧车轮的滑移率若超过最优滑移率,则降低外侧车轮的制动力;当车辆转向过度时,外侧车轮的滑移率若未超过最优滑移率,则增加外侧车轮的制动力,外侧车轮的滑移率若超过最优滑移率,则降低内侧车轮的制动力。
为实现上述实施例的车辆制动稳定控制方法,本发明还提出一种车辆制动稳定控制系统。
如图3所示,本发明实施例的车辆制动稳定控制系统,包括:控制模块10、制动失稳类型判断模块20、制动状态判断模块30、计算模块40、实际横摆角速度获取模块50、目标横摆角速度计算模块60以及车轮状态信息获取模块70。
其中,实际横摆角速度获取模块50,实际横摆角速度获取模块50用于获取车辆的实际横摆角速度;目标横摆角速度计算模块60,目标横摆角速度计算模块60用于计算车辆的目标横摆角速度;计算模块40,计算模块40用于计算目标横摆角速度和实际横摆角速度的差值以及差值的绝对值;制动状态判断模块30,制动状态获取模块30用于根据绝对值判断车辆是处于制动稳定状态还是制动失稳状态;制动失稳类型判断模块20,根据差值判断车辆是转向不足还是转向过度;车轮信息状态获取模块70,车轮信息状态获取模块用于计算车轮的滑移率;以及控制模块10,控制模块10用于根据车辆的制动失稳类型和车轮的滑移率控制一侧车轮的制动力的增加或另一侧车轮制动力的减少。
具体地,制动状态判断模块30根据绝对值判断车辆的制动状态,具体包括:如果绝对值小于门限值,制动状态判断模块30则判断车辆处于制动稳定状态;如果绝对值大于门限值,制动状态判断模块30则判断车辆处于制动失稳状态。
具体地,制动失稳类型判断模块20根据差值判断车辆的制动失稳类型,具体包括:如果差值小于零,制动失稳类型判断模块20则判断车辆转向过度;如果差值大于零,制动失稳类型判断模块20则判断车辆转向不足。
具体地,控制模块10根据车辆的制动失稳类型和车轮的滑移率控制一侧车轮制动力的增加和另一侧车轮制动力的减少,具体包括:当车辆转向不足时,内侧车轮的滑移率若未超过最优滑移率,控制模块10则增加内侧车轮的制动力,内侧车轮的滑移率若超过最优滑移率,控制模块10则降低外侧车轮的制动力;当车辆转向过度时,外侧车轮的滑移率若未超过最优滑移率,控制模块10则增加外侧车轮的制动力,外侧车轮的滑移率若超过最优滑移率,控制模块10则降低内侧车轮的制动力。
优选地,如图4所示,本发明车辆为轮边电机驱动的车辆,车辆的每个车轮2对应设置一个轮边电机3。轮边电机3能对每个车轮2的单独控制和驱动,对车轮2实时增加制动力和减少制动力。另外,制动力的大小通过PID控制原理闭环控制。PID闭环控制提高了车辆制动力控制精度。
根据本发明实施例的车辆制动稳定控制系统,车辆在转向制动过程中发生失稳时,避免了因过度增加制动力激活车辆的防抱死系统而使制动失效,大大提高了车身的稳定性。
尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例,可以理解的是,上述实施例是示例性的,不能理解为对本发明的限制,本领域的普通技术人员在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型,在不相互矛盾的情况下将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。
Claims (13)
1.一种车辆制动稳定控制方法,其特征在于,包括以下步骤:
获取车辆的实际横摆角速度;
计算车辆的目标横摆角速度;
计算所述目标横摆角速度和所述实际横摆角速度的差值以及所述差值的绝对值;
根据所述绝对值判断车辆的制动状态,车辆的制动状态包括制动稳定和制动失稳;
当车辆的制动状态为制动失稳时,根据所述差值判断车辆的制动失稳类型,制动失稳类型包括转向过度还是转向不足;以及
计算车轮的滑移率;
根据车辆的制动失稳类型和车轮的滑移率控制一侧车轮的制动力的增加或另一侧车轮制动力的减少。
2.如权利要求1所述的车辆制动稳定控制方法,其特征在于,根据所述绝对值判断车辆的制动状态,具体包括:如果所述绝对值小于门限值,则判断车辆处于制动稳定状态;如果所述绝对值大于门限值,则判断车辆处于制动失稳状态。
3.如权利要求1所述的车辆制动稳定控制方法,其特征在于,根据所述差值判断车辆的制动失稳类型,具体包括:如果所述差值小于零,则判断车辆转向过度;如果所述差值大于零,则判断车辆转向不足。
4.如权利要求1所述的车辆制动稳定控制方法,其特征在于,根据车辆的制动失稳类型和车轮的滑移率控制一侧车轮的制动力的增加或另一侧车轮制动力的减少,具体包括:当车辆转向不足时,内侧车轮的滑移率若未超过最优滑移率,则增加内侧车轮的制动力;内侧车轮的滑移率若超过最优滑移率,则降低外侧车轮的制动力。
5.如权利要求1所述的车辆制动稳定控制方法,其特征在于,根据车辆的制动失稳类型和车轮的滑移率控制一侧车轮的制动力的增加或对侧车轮制动力的减少,具体包括:当车辆转向过度时,外侧车轮的滑移率若未超过最优滑移率,则优先增加外侧车轮的制动力;外侧车轮的滑移率若超过最优滑移率,则降低内侧车轮的制动力。
6.如权利要求1所述的车辆制动稳定控制方法,其特征在于,目标横摆角速度根据以下公式确定:Y目标=W*V/L*(1+M*V*V),其中Y目标为目标横摆角速度,W为方向盘转角,V为车速,L为前后轴距,M为标定值。
7.如权利要求1所述的车辆制动稳定控制方法,其特征在于,车轮的滑移率S根据以下公式确定:S=(V-Vwl)/V*100%,S为滑移率,V为车速,Vwl为轮速。
8.一种车辆制动稳定控制系统,其特征在于,包括:
实际横摆角速度获取模块,所述实际横摆角速度获取模块用于获取车辆的实际横摆角速度;
目标横摆角速度计算模块,所述目标横摆角速度计算模块用于计算车辆的目标横摆角速度;
计算模块,所述计算模块用于计算所述目标横摆角速度和所述实际横摆角速度的差值以及所述差值的绝对值;
制动状态判断模块,所述制动状态获取模块用于根据所述绝对值判断车辆是处于制动稳定状态还是制动失稳状态;
制动失稳类型判断模块,所述制动失稳类型判断模块用于根据所述差值判断车辆是转向不足还是转向过度;
车轮信息状态获取模块,所述车轮信息状态获取模块用于计算车轮的滑移率;以及
控制模块,所述控制模块用于根据车辆的制动失稳类型和车轮的滑移率控制一侧车轮的制动力的增加或另一侧车轮制动力的减少。
9.如权利要求8所述的车辆制动稳定控制系统,其特征在于,所述制动状态判断模块根据所述绝对值判断车辆的制动状态,具体包括:如果所述绝对值小于门限值,制动状态获取模块则判断车辆处于制动稳定状态;如果所述绝对值大于门限值,制动状态获取模块则判断车辆处于制动失稳状态。
10.如权利要求8所述的车辆制动稳定控制系统,其特征在于,所述制动状态判断模块根据所述差值判断车辆的制动失稳类型,具体包括:如果所述差值小于零,制动状态获取模块则判断车辆转向过度;如果所述差值大于零,制动状态获取模块则判断车辆转向不足。
11.如权利要求8所述的车辆制动稳定控制系统,其特征在于,所述控制模块根据车辆的制动失稳类型和车轮的滑移率控制一侧车轮的制动力的增加或另一侧车轮制动力的减少,具体包括:当车辆转向不足时,内侧车轮的滑移率若未超过最优滑移率,所述控制模块则增加内侧车轮的制动力;内侧车轮的滑移率若超过最优滑移率,所述控制模块则降低外侧车轮的制动力。
12.如权利要求8所述的车辆制动稳定控制系统,其特征在于,所述控制模块根据车辆的制动失稳类型和车轮的滑移率控制一侧车轮的制动力的增加或另一侧车轮制动力的减少,具体包括:当车辆转向过度时,外侧车轮的滑移率若未超过最优滑移率,所述控制模块则增加外侧车轮的制动力;外侧车轮的滑移率若超过最优滑移率,所述控制模块则降低内侧车轮的制动力。
13.如权利要求8所述的车辆制动稳定控制系统,其特征在于,所述车辆为轮边电机驱动的车辆,所述车辆的每个车轮对应设置一个轮边电机。
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