CN108515969A - 一种用于车辆制动过程中的路径控制方法 - Google Patents
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Abstract
本发明旨在提供一种车辆制动过程中的修正车辆路径的控制方法，检测车辆的制动状况，基于当前状况计算轮胎水平力，提供车辆的最大制动力，在车辆实际路径与预期路径存在偏离时，基于轮胎能力来提供车辆修正的偏航力和制动力，最大限度的不降低车辆的制动，完成车辆制动的要求，通过积分计算每一个点区域的轮胎力，能更加精确的控制车辆制动,同时，在车辆路径偏离的过程中设置一个随参数变化的阈值，能够更有效、更精确、更适应驾驶者来控制车辆。
Description
技术领域
本发明涉及车辆制动控制领域，具体涉及车辆在制动过程中路径控制方法。
背景技术
车辆在制动过程中，会出现车辆的实际路径和驾驶员预期的路径不符合的情形，这是在制动的同时需要提供转向力，才能使得车辆保持预期的路径，目前已有的车辆稳定控制系统ESC包括制动控制、牵引控制和偏航控制，能够很好的维持车辆的稳定和车辆的行驶路径，现有技术中ECS的控制策略是减小制动力来修正偏航，而没有完全利用车辆的能力。本发明旨在提供一种方案，在修正偏航的同时，最大限度的不降低车辆的制动，完成车辆制动的要求。
发明内容
本发明目的在于提供一种用于车辆制动过程中的路径控制方法，控制器通过检测设备检测车辆的行驶状态，当检测到所述车辆处于制动状态时，根据所述车辆的行驶状态计算所述车辆的轮胎变形区和摩擦区的水平力状况，判断所述车辆实际路径与预期路径之间是否存在路径偏离，当所述路径偏离超过设定的阈值时，重新计算所述车辆的轮胎变形区和摩擦区的水平力状况，计算修正路径的偏航力矩，基于所述偏航力矩和所述变形区和所述摩擦区在水平道路上能够提供的最大水平力来确定车辆的制动力和转向力矩将该制动力和转向力矩传输给所述控制器。
进一步的所述变形区的水平力是根据变形区内的每一点水平力对整个区域积分得到，所述摩擦区水平力是根据摩擦区内的每一点水平力对整个区域积分得到。
进一步的所述变形区内的每一点水平力由轮胎的弹性变形常数和相对变形位移计算得到。
进一步的所述相对变形位移通过位移传感器测量得到。
进一步的所述轮胎法向压力通过压力传感器测量得到。
进一步的，所述阈值是变化的。
进一步的，所述阈值的大小是车速、制动加速度或曲率半径的函数。
进一步的所述控制器包括制动控制器和转向控制器。
还提供了一种车辆，带有上述的控制器。
与现有技术相比：本发明的方法基于轮胎的受力状况来分析地面能够提供的最大的水平力(包括纵向力和横向力)，具体的轮胎与地面接触的部位按照其性能的不同可以分为变形区和摩擦区，通过准确计算变形区和摩擦区提供的水平力，来确定制动力和转向力，不仅能够在修正路径时可以采用最大的制动力，而且通过局部的积分来计算轮胎力更为准确，进一步提高车辆的安全性能。
附图说明
图1是本发明制动时轮胎受力变形图。
图2是本发明控制器的拓扑图。
图3是本发明控制过程的逻辑流程图。
具体实施方式
下面结合附图详细描述本发明。
如图1-3所示本发明制动时制动控制路径的实施方案，车轮滚动时的水平反力往往直接以接地面的滑动摩擦力来计算，而实际过程中，车轮在制动时轮胎与地面的接触区域是分为了两个性质不同的区域，图1所表示的车轮制动时，接地的区域分为变形区和摩擦区，变形区内轮胎所受的地面的反力是通过胎面相对于基点的变形，从而产生的弹性力提供，弹性力的计算为相对变形位移与弹性常数在胎面的变形区内积分得到，摩擦区内轮胎所受的地面反力是通过胎面与地面的动摩擦力提供，动摩擦力的计算为轮胎法向压力与动摩擦系数在胎面摩擦区内的积分得到，车轮变形区和摩擦区的区域可以通过轮胎、胎压、载荷等参数界定。
图2是对车辆制动时控制器控制的表达，控制器接受各项传感器信息来获得车辆实时状况，包括车速、减速度、轮胎所受地面反力等，控制器接受这些信息，通过处理得到所需的制动力和转向力矩，进一步将指令发送给制动控制器和转向控制器。
当车辆在制动时存在转向时，轮胎需要同时提供纵向力和横向力，纵向力为轮胎变形区的纵向力和摩擦区的纵向力之和，横向力为轮胎变形区的弹性横向力和摩擦区的横向力之和，纵向力提供制动力，横向力提供转向力，因为轮胎水平力与轮胎和路面有很大的关系，对于给定的车辆质量，其受到包括轮胎状况、温度、路上降水量和轮胎几何形状的若干因素的影响，当轮胎条件一直时，路面的参数对水平力的影响很大，当行驶路径反生变化，如路面的摩擦系数因遇到不同的表面(例如，冰而非车道)而改变，变形位移也会改变，则出于制动和转向的目的，轮胎所提供的水平力会小于原始所能提供的水平力。
图3是在自主制动过程中将车辆保持在预期路径上的方法的逻辑流程图，该方法是基于电子控制器的计算设备执行的控制策略，一般来说，在该控制方法中不覆盖驾驶员对车辆的手动控制，当驾驶员手动控制时，以驾驶员控制为主。
方法201开始计算设备检查制动器已经被应用或自主制动系统已经开始，可使用自主或半自主制动的系统包括巡航控制系统、防撞系统和预期路径系统。当检测到自主制动时，在202处确定车辆的预期路径，该预期路线可以使驾驶员所预期的即时的方向，可以通过GPS路线规划，道路全景视频分析等得到，在203出，确定车辆的实际路径，可以通过GPS系统，车辆侧偏角、测绘路线的瞬时偏离等得到，在204处，确定轮胎所提供最大的水平力(即纵向力和横向力)，在205处，判断车辆实际路径和预期路径的差值是否超过原始设定的阈值，当大于该阈值时为偏离需要调整，当小于该阈值时则判断为不需要调整，因为当偏离很小时，发生的路径偏离微小，不需要电子控制时时干涉，因为有可能只是路面的颠簸，此时驾驶员已经获知，会对其进行控制修正，当不需要调整时，在206处，维持轮胎的水平力，回到201处，当需要调整时，在207处，路径发生了偏离，计算车辆修正路径的偏航力矩，偏航力矩通过预期路径的偏航和实际路径的偏航计算，在208处，计算所需的偏航力矩所对应轮胎所需横向力，在209出，进一步根据轮胎的横向力，计算出轮胎最大的纵向力。在路径偏离修正时因为车辆所行进的道路的表面改变，例如在遇到冰道的情况下，变形位移和摩擦系数都是会改变的，则出于制动和转向的目的，轮胎所提供的水平力会小于原始所能提供的水平力。其中该路径偏差差值的阈值不是一个常数，其和车辆当前的状况相关，如车速、制动加速度、曲率半径等。
上文对该控制方法的一个实施例进行了详细的描述，在不脱离本发明的范围的情况下，可以在控制器、传感器的种类和布置上提供其他方案。虽然上面已经参考各种实施例描述了本发明，但是应当理解，在不脱离本发明的范围的情况下，可以进行许多改变和修改。因此，其旨在上述详细描述被认为是例示性的而非限制性的，并且应当理解，以下权利要求(包括所有等同物)旨在限定本发明的精神和范围。以上这些实施例应理解为仅用于说明本发明而不用于限制本发明的保护范围。在阅读了本发明的记载的内容之后，技术人员可以对本发明作各种改动或修改，这些等效变化和修饰同样落入本发明权利要求所限定的范围。
Claims (10)
1.一种用于车辆制动过程中的路径控制方法，控制器通过检测设备检测车辆的行驶状态，当检测到所述车辆处于制动状态时，根据所述车辆的行驶状态计算所述车辆的轮胎变形区和摩擦区的水平力状况，判断所述车辆实际路径与预期路径之间是否存在路径偏离，当所述路径偏离超过设定的阈值时，重新计算所述车辆的轮胎变形区和摩擦区的水平力状况，计算修正路径的偏航力矩，基于所述偏航力矩和所述变形区和所述摩擦区在水平道路上能够提供的最大水平力来确定车辆的制动力和转向力矩将该制动力和转向力矩传输给所述控制器。
2.根据权利要求1所述的控制方法，所述变形区的水平力是根据变形区内的每一点水平力对整个区域积分得到，所述摩擦区水平力是根据摩擦区内的每一点水平力对整个区域积分得到。
3.根据权利要求2所述的控制方法，所述变形区内的每一点水平力由轮胎的弹性变形常数和相对变形位移计算得到。
4.根据权利要求2所述的控制方法，所述摩擦区内的每一点的水平力由轮胎法向压力和滑摩擦系数计算得到。
5.根据权利要求3所述的控制方法，所述相对变形位移通过位移传感器测量得到。
6.根据权利要求3所述的控制方法，所述轮胎法向压力通过压力传感器测量得到。
7.根据权利要求1所述的控制方法，所述阈值是变化的。
8.根据权利要求7所述的控制方法，所述阈值是车速、制动加速度和/或曲率半径的函数。
9.根据权利要求1-8任一项所述的控制方法，所述控制器包括制动控制器和转向控制器。
10.一种车辆，包括如权利要1-9所述的控制器。
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Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN110187712A (zh) * | 2019-07-12 | 2019-08-30 | 彭少华 | 无人驾驶控制方法、装置和设备 |
| CN111959527A (zh) * | 2020-08-07 | 2020-11-20 | 长春工业大学 | 一种基于转角优化序列的汽车路径跟踪控制方法 |
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| CN111959527A (zh) * | 2020-08-07 | 2020-11-20 | 长春工业大学 | 一种基于转角优化序列的汽车路径跟踪控制方法 |
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