CN109649377A

CN109649377A - 侧翻预警控制方法和系统

Info

Publication number: CN109649377A
Application number: CN201710942689.3A
Authority: CN
Inventors: 郭耀华; 樊金磊
Original assignee: Zhengzhou Yutong Bus Co Ltd
Current assignee: Zhengzhou Yutong Bus Co Ltd
Priority date: 2017-10-11
Filing date: 2017-10-11
Publication date: 2019-04-19
Anticipated expiration: 2037-10-11
Also published as: CN109649377B

Abstract

本发明涉及侧翻预警控制方法和系统，首先采集前方设定距离处的道路曲率信息以及当前车速信息，并根据车速信息和道路曲率信息计算得到对应时间后车辆的侧向加速度，为预测侧向加速度；然后判断当前车辆的实际侧向加速度和预测侧向加速度与设定报警阈值加速度的大小关系，根据判断结果并结合相应的判据进行报警。该侧翻预警控制方法是一种预测方法，具有前瞻性，在没有到达前方道路的时候已经对其产生的侧翻风险进行了预测，提前预估前方工况恶劣程度所产生的侧翻风险，当预估存在侧翻风险时，通过报警来准确提示驾驶人员进行相应的操作，从而控制潜在的风险，进而避免这些潜在的侧翻风险，能够实现最大限度的避免侧翻，保证车辆安全运行。

Description

侧翻预警控制方法和系统

技术领域

本发明涉及侧翻预警控制方法和系统。

背景技术

侧翻事故危害极大，如何最大限度的降低侧翻事故的发生概率是汽车技术研究的一个重要方向；目前国内外整车厂普遍通过限制质心高度、采用横向稳定杆等措施降低车辆转弯时的车体侧倾角度，抑制车辆侧翻概率，但该措施无法根据车辆行驶主动控制，从而无法实现最大限度的降低侧翻事故概率。

现有的被动悬架无附加能量，无法实现最大限度提升侧翻安全；现有针对侧翻安全的技术多为一种单一的执行方案，没有系统全面的主动安全控制系统。例如：授权公告号为CN203818971U的中国专利文件公开了一种防侧翻车辆油气悬挂系统，通过检测悬挂油缸压力调节油气悬挂阻尼大小。该方案仅提供了一种执行机构的方案，没有给出具体的控制策略来实现防侧翻控制。申请公布号为CN101045449A的中国专利申请文件中公开了一种车辆防侧翻惯性测量及控制方法，依靠陀螺仪检测车辆状态，通过理论计算进行侧翻安全的评估及控制，该方案是通过检测车辆状态进行侧翻安全判断，也就是说，该方法是根据车辆的实际状态进行侧翻安全判断，这种控制判断方式是实时判断，由于侧翻事故的快速失控性质，该方案与侧翻预判相比，时间响应方面差，无法实现最大限度的提高侧翻安全。因此，最大限度的降低侧翻事故概率必须依靠全面系统的技术方案进行解决。

发明内容

本发明的目的是提供一种侧翻预警控制方法，用以解决传统的防侧翻方法无法实现侧翻预判的问题。本发明同时提供一种侧翻预警控制系统。

为实现上述目的，本发明的方案包括一种侧翻预警控制方法，包括以下步骤：

(1)对于任意一个采样周期，采集前方设定距离处的道路曲率信息；

(2)采集当前车速信息，并根据车速信息和所述道路曲率信息计算得到对应时间后车辆的侧向加速度，为预测侧向加速度；

(3)判断当前车辆的实际侧向加速度和所述预测侧向加速度与设定报警阈值加速度的大小关系，根据判断结果并结合相应的判据进行报警。

本发明提供的侧翻预警控制方法是一种预测方法，通过前方设定距离处的道路曲率信息，并结合当前车速信息计算对应时间后的车辆侧向加速度，即预测车辆到达前方设定距离处时的侧向加速度，然后根据得到的预测侧向加速度、当前侧向加速度与设定报警阈值加速度进行报警判断。因此，该方法具有前瞻性，在没有到达前方道路的时候已经对其产生的侧翻风险进行了预测，相对于传统的实时防侧翻控制方法，本发明提供的方法时间响应强，提前预估前方工况恶劣程度所产生的侧翻风险，当预估存在侧翻风险时，通过报警来准确提示驾驶人员进行相应的操作，从而控制潜在的风险，进而避免这些潜在的侧翻风险，能够实现最大限度的避免侧翻，保证车辆安全运行。

所述道路曲率信息采用第一种获取方式和/或第二种获取方式来获取，所述第一种获取方式为：根据地图信息或者交通状态云数据，并结合车辆的定位信息获取所述道路曲率信息；所述第二种获取方式为：根据车载雷达或者摄像头检测所述道路曲率信息。上述两种方式均能够准确获取前方设定距离处的道路曲率信息。

所述对应时间为所述设定距离与车速信息的比值，然后根据车速信息和道路曲率信息计算得到所述预测侧向加速度。

报警判据为：若实际侧向加速度小于设定报警阈值加速度，且预测侧向加速度小于设定报警阈值加速度，则不报警，否则，若实际侧向加速度或预测侧向加速度大于设定报警阈值加速度时，进行一级报警；若实际侧向加速度和预测侧向加速度均大于设定报警阈值加速度，进行二级报警。通过分级报警能够提醒驾驶人员不同程度的侧翻风险。

所述一级报警为报警灯或者报警发声器运行；所述二级报警为报警灯和报警发声器同时运行。

本发明同时提供一种侧翻预警控制系统，包括数据采集模块、控制模块和报警模块，所述控制模块采样连接所述数据采集模块，控制连接所述报警模块，所述数据采集模块用于采集前方设定距离处的道路曲率信息、当前车速信息以及当前车辆的实际侧向加速度，控制模块根据接收到的数据信息进行如下控制：根据车速信息和所述道路曲率信息计算得到对应时间后车辆的侧向加速度，为预测侧向加速度，然后判断当前车辆的实际侧向加速度和所述预测侧向加速度与设定报警阈值加速度的大小关系，根据判断结果并结合相应的判据进行报警。

所述报警模块包括报警灯和报警发声器，所述一级报警为报警灯或者报警发声器运行；所述二级报警为报警灯和报警发声器同时运行。

附图说明

图1是侧翻预警控制系统第一种实施例的原理图；

图2是侧翻预警控制方法流程示意图；

图3是侧翻预警控制系统第二种实施例的原理图；

图4是侧翻预警和主动干预的整体流程示意图；

图5是预警主动干预的流程示意图；

图6是能量回收部分结构图；

图7是主动抗侧倾悬架原理示意图。

具体实施方式

侧翻预警控制系统实施例一

侧翻预警控制系统主要包括三部分，分别是数据采集模块、控制模块和报警模块，本实施例中，这三个模块分别对应图1中的感知模块、中央控制器和预警模块，中央控制器采样连接感知模块，控制连接预警模块。

感知模块用于获取侧翻预警控制策略中所需的各种数据信息，有：前方设定距离S0处的道路曲率信息ρ、当前车速信息V0以及当前车辆的实际侧向加速度ay0，因此，感知模块由若干个检测设备组成，各检测设备检测对应的数据信息。

其中，根据地图信息或者交通状态云数据，并结合车辆的定位信息获取道路曲率信息ρ，比如基于卫星导航以及3D地图来获取道路曲率信息ρ，或者，利用车辆上的检测设备，比如设置在车身前端的车载雷达或者摄像头等设备检测道路曲率信息ρ。本实施例中，同时利用上述两种检测方式来获取道路曲率信息ρ，其中，基于卫星导航以及3D地图采集前方道路信息，获取前方设定距离S0处的道路曲率信息ρ，并利用车身前部的摄像头获取前方设定距离S0处的标识信息，以对此处道路曲率信息进行修正，也就是对地图信息进行修正，比如：如图2所示，当GPS定位正常时，采用卫星导航以及3D地图的方式获取道路曲率信息ρ，当GPS定位不正常时，采用摄像头获取道路曲率信息ρ。而对于无法通过卫星定位的特殊地区，采用以摄像头信息为准。当然，上述只是给出前方设定距离S0处的道路曲率信息的两种获取方式，当然，本发明在于获取前方设定距离S0处的道路曲率信息，并不局限于具体的获取手段。另外，当前车速信息V0可以由车辆中的速度传感器检测得到；当前车辆的实际侧向加速度ay0可以通过陀螺仪或者其他的检测设备检测得到。

中央控制器接收感知模块传输的各检测数据，并进行如下控制：通常情况下，车辆为匀速行驶，那么，设定在设定距离S0中，车速始终为V0。计算设定距离S0与车速V0的比值，得到的时间就是车辆以当前速度V0行驶设定距离S0所消耗的时间，记为Δt，也就是说，车辆以当前速度V0行驶，Δt时间后，恰好能够到达前方设定距离S0处，那么，根据前方设定距离S0处的曲率ρ能够计算车辆在该曲率下的侧向加速度ay1，记为预测侧向加速度，计算公式为：ay1＝V02*ρ。然后判断当前车辆的实际侧向加速度ay0和侧向加速度ay1与设定报警阈值加速度|ay|的大小关系，根据判断结果并结合相应的判据进行报警。

进一步地，报警判据为：若实际侧向加速度小于设定报警阈值加速度，且预测侧向加速度小于设定报警阈值加速度，则不报警，否则，若实际侧向加速度或预测侧向加速度大于设定报警阈值加速度时，进行一级报警；若实际侧向加速度和预测侧向加速度均大于设定报警阈值加速度，进行二级报警。具体如表1所示。

表1

其中，二级报警的危险系数高于一级报警的危险系数，那么，二级报警就需要更加明显的报警提示。因此，预警模块分为两部分，LED报警灯和报警发声器，一级报警对应LED报警灯或者报警发声器运行，二级报警对应LED报警灯和报警发声器同时运行。本实施例中，一级报警为LED报警灯闪烁，二级报警为LED报警灯闪烁且发声器发声提示预警。

图2为侧翻预警控制方法的一种具体的实施方式流程图，当然，本发明并不局限于该图中的具体控制过程。

另外，感知模块按照采样周期进行周期性数据采集，对于每个采样周期，均按照上述控制过程进行控制。

侧翻预警控制系统实施例二

本实施例提供一种侧翻预警控制系统，除了实现侧翻预警的功能之外，还能够实现侧翻主动干预的功能，保证在有侧翻风险时，主动对车辆进行调节，避免发生侧翻。那么，如图3所示，除了感知模块、中央控制器和预警模块之外，控制系统还包括主动干预模块，实现对车辆的主动干预，避免出现侧翻。主动干预模块能够实现车辆减速、主动转向车身控制辅助和车身姿态控制等功能中的至少一种，因此，主动干预模块包括：AEBS、车身姿态主动控制悬架系统(简称为主动悬架)和车身稳定控制系统(即ESP系统)中的至少一种，当然，包括的设备越多，在主动干预控制中会使车辆更加安全，为了最大限度保证车辆运行安全，本实施例中，主动干预模块包括AEBS系统、车身姿态主动控制悬架系统和ESP系统。

由于上述实施例一已对感知模块、中央控制器和预警模块的侧翻预警进行了详细地说明，那么，在上述实施例一的基础上继续陈述：

图4给出了侧翻预警和主动干预之间的关系，先进行侧翻预警，然后进行主动干预，当然，这两个控制过程均为独立的控制过程，两者没有绝对的先后顺序，比如可以同时控制。

主动干预方法具体如下：

第一步是获取信息步骤：

获取前方设定距离S0处的道路曲率信息ρ，由于实施例一中已对获取过程进行了详细描述，这里就不再说明。还需要获取的数据信息有车辆实际的侧向加速度信息ay0，方向盘转角θ，方向盘实际转速ω，其中，方向盘实际转速ω的求取方式为：设定的一段间隔时间内，方向盘转角θ的变化量与间隔时间的比值。

第二步是逻辑判断和控制步骤：

比对道路曲率信息ρ与设定的基准曲率ρ0，以判断前方道路是弯道工况还是直行工况，判断方式为：当ρ＜ρ0时，为平直道路，即为直行工况，否则为弯道工况。

当为直行工况时，即道路为平直道路，对比方向盘实际转速ω与设定阈值|ω0|的大小，当|ω|＞|ω0|时，判定为紧急变道操纵，车辆处于紧急变道工况，为了防止车辆侧翻，中央控制器控制主动干预模块，使其进行相应地动作，比如：控制主动干预模块中的AEBS进行制动减速，并且，控制主动悬架使车辆悬架阻尼变大，控制车身侧倾角变小，在较小倾角附近，提高抗侧倾性能，同时启动主动干预模块中的ESP系统，对车辆四轮单独制动控制，控制车辆的转向特性，保证操控的准确性。AEBS和ESP为现有成熟技术，当中央控制器判断需进行主动干预后，发出指令给主动干预模块的AEBS系统、主动悬架和ESP系统进行减速、悬架阻尼控制以及行驶稳定性控制，其中，AEBS系统根据中央处理器给出的目标车速和现有车速的差值控制AEBS系统中的电磁阀开启占空比，实现车辆减速度大小的控制；主动悬架系统根据中央处理器发送的阻尼控制指令，控制悬架系统中阻尼阀的开度减少，实现悬架阻尼大小的提升，ESP系统在接收到中央处理的开启指令后进入工作状态，评估车辆的行驶状态，对车辆的各个车轮进行制动力的独立控制，从而实现车辆行驶稳定。

当为弯道工况时，即道路为弯道，根据给定的一段间隔时间内，侧向加速度ay变化量与间隔时间的比值计算侧向加速度的变化率然后与限定阀值进行比较，以判断车辆处于出入弯道状态或已在弯道状态：当时，表示车辆的侧向加速度的变化率较小，车辆已在弯道中，处于稳态转弯工况，那么，判断车辆实际的侧向加速度ay0与设定报警阈值加速度|ay|的大小关系，当|ay0|＞|ay|时，为了防止车辆侧翻，中央控制器控制主动干预模块，使其进行相应地动作，可以按照上述紧急变道操纵时的控制方式，也可以按照以下控制方式：控制主动干预模块中的AEBS进行制动减速，并启动主动悬架，控制车身侧倾角，实现车身反向侧倾，提高抗侧倾性能；另外，道路为连续转弯时，中央控制器采集道路信息，并通过主动悬架控制车身连续反向侧倾，具体为：AEBS系统根据中央处理器给出的目标车速和现有车速的差值控制AEBS系统中的电磁阀开启占空比，实现车辆减速度大小的控制；主动悬架系统根据中央处理器发送的目标侧倾角大小与现有侧倾角的差值，控制悬架系统中的换向阀位置以及开启的大小，进而控制车身侧倾角度的调校方向与速度，实现车身侧倾角的快速调节功能；ESP系统在接收到中央处理的开启指令后进入工作状态，评估车辆的行驶状态，通过对车辆的各个车轮进行制动力的独立控制，从而实现车辆行驶稳定，此外，道路为连续转弯时，中央控制器采集道路信息，并计算车身侧倾角与道路的匹配关系，可通过主动悬架控制车身连续反向侧倾，实现更高的侧翻安全性能。当时，表示车辆的侧向加速度的变化率较大，车辆处于出入弯道工况，中央控制器控制主动干预模块，使其进行相应地动作，上述给出了两种主动干预模块的动作方式，当然，本处的控制方式可以是其中任意一种，作为具体的实施方式，本处的控制方式为：控制AEBS进行制动减速，并启动主动悬架使车辆悬架阻尼变大，控制车身侧倾角变小，在较小倾角附近，提高抗侧倾性能，同时中央控制器启动主动干预模块中的ESP系统，对车辆四轮单独制动控制，控制车辆的转向特性，保证操控的准确性，具体的控制过程可见上述直行工况。

所以，图5只是主动干预控制方法的其中一种具体的实施方式流程图，本发明并不局限于该图中的具体控制过程。

为了回收悬架上下振动时的能量，设置有一个能量回收模块，如图6所示，能量回收模块包括置于悬架中与弹簧并联的双向液压缸1、存储能量的蓄能器4、油箱3、单向阀2-1至2-5、限压阀5、开关阀6以及各设备之间的连接油管。悬架上下振动时，液压缸1压缩腔压力升高，当压力高于蓄能器4内压力时，开启与蓄能器4间的单向阀2-2、2-3和2-5，将液压油压进蓄能器4中；液压缸1伸张腔压力降低，在压力差的作用下，开启与油箱3间的单向阀2-1和2-4，油箱3内的油液进入液压缸1进行体积补偿。限压阀5连接蓄能器4与油箱3，用于设定蓄能器4最大存储压力，开关阀6在能量回收过程中处于关闭状态，开关阀6开启时，蓄能器4为外部设备，比如为主动悬架主油路进行压力补充。

因此，能量回收模块除了悬架振动能量回收机构之外，还包括下坡制动能量回收装置，用于将下坡制动中的能量也进行回收，下坡制动能量回收技术为现有技术。当车辆正常行驶无侧翻安全危险时，中央处理器发送信号给能量回收模块，利用振动能量回收机构对悬架振动能量进行回收并存储，当车辆下坡行驶时，能量回收模块的下坡制动能量回收装置收集制动产生的能量并存储，当出现侧翻危险时，所存储的能量为主动干预模块提供能量供给。

另外，本实施例提供一种主动悬架的具体结构，如图7所示，但是，本发明并不局限于图7所示的具体结构，只要能够适用于上述控制过程，现有当中的其他主动悬架也在本发明的保护范围内。

如图7所示，主动悬架包含四个液压缸11-1、11-2、11-3和11-4、四个阻尼阀20-1、20-2、20-3和20-4、蓄能器12-1和12-2、换向阀13、液压泵14、油箱15、限压阀16以及伺服控制器19。液压缸11-1和11-2设置在车辆前轴，液压缸11-3和11-4设置在车辆后轴。悬架系统ECU18连接伺服控制器19，为其输出相应的控制指令。

换向阀13处于中间位置时，左右液压缸11-1、11-2、11-3和11-4交叉连接，蓄能器12-1和12-2补偿液压缸运动产生的体积差；换向阀13处于上位时，A油路为高压，B油路为低压，A油路连接的右侧液压缸11-2伸长，控制车身左侧倾斜，反之，换向阀13处于下位时，B油路为高压，A油路为低压，主动悬架控制车身右侧倾斜。通过上述功能，可实现对车身侧倾姿态的主动控制。液压泵14为主动悬架提供了动力来源，限压阀16保证了高压管路压力大小，通过伺服控制器19控制换向阀13的开度大小，另外，能量回收模块17为主动悬架提供备用启动时能量补充，可快速实现压力升高，为主动悬架系统提供液压泵的启动时间。

以上给出了具体的实施方式，但本发明不局限于所描述的实施方式。本发明的基本思路在于上述基本方案，对本领域普通技术人员而言，根据本发明的教导，设计出各种变形的模型、公式、参数并不需要花费创造性劳动。在不脱离本发明的原理和精神的情况下对实施方式进行的变化、修改、替换和变型仍落入本发明的保护范围内。

侧翻预警控制方法实施例

本实施例提供一种侧翻预警控制方法，包括以下步骤：

(2)采集当前车速信息，并根据车速信息和道路曲率信息计算得到对应时间后车辆的侧向加速度，为预测侧向加速度；

(3)判断当前车辆的实际侧向加速度和预测侧向加速度与设定报警阈值加速度的大小关系，根据判断结果并结合相应的判据进行报警。

由于上述侧翻预警控制系统实施例一已对该侧翻预警控制方法进行了详细地描述，本实施例就不再具体说明。

Claims

1.一种侧翻预警控制方法，其特征在于，包括以下步骤：

2.根据权利要求1所述的侧翻预警控制方法，其特征在于，所述道路曲率信息采用第一种获取方式和/或第二种获取方式来获取，所述第一种获取方式为：根据地图信息或者交通状态云数据，并结合车辆的定位信息获取所述道路曲率信息；所述第二种获取方式为：根据车载雷达或者摄像头检测所述道路曲率信息。

3.根据权利要求1或2所述的侧翻预警控制方法，其特征在于，所述对应时间为所述设定距离与车速信息的比值，然后根据车速信息和道路曲率信息计算得到所述预测侧向加速度。

4.根据权利要求1或2所述的侧翻预警控制方法，其特征在于，报警判据为：若实际侧向加速度小于设定报警阈值加速度，且预测侧向加速度小于设定报警阈值加速度，则不报警，否则，若实际侧向加速度或预测侧向加速度大于设定报警阈值加速度时，进行一级报警；若实际侧向加速度和预测侧向加速度均大于设定报警阈值加速度，进行二级报警。

5.根据权利要求4所述的侧翻预警控制方法，其特征在于，所述一级报警为报警灯或者报警发声器运行；所述二级报警为报警灯和报警发声器同时运行。

6.一种侧翻预警控制系统，其特征在于，包括数据采集模块、控制模块和报警模块，所述控制模块采样连接所述数据采集模块，控制连接所述报警模块，所述数据采集模块用于采集前方设定距离处的道路曲率信息、当前车速信息以及当前车辆的实际侧向加速度，控制模块根据接收到的数据信息进行如下控制：根据车速信息和所述道路曲率信息计算得到对应时间后车辆的侧向加速度，为预测侧向加速度，然后判断当前车辆的实际侧向加速度和所述预测侧向加速度与设定报警阈值加速度的大小关系，根据判断结果并结合相应的判据进行报警。

7.根据权利要求6所述的侧翻预警控制系统，其特征在于，所述道路曲率信息采用第一种获取方式和/或第二种获取方式来获取，所述第一种获取方式为：根据地图信息或者交通状态云数据，并结合车辆的定位信息获取所述道路曲率信息；所述第二种获取方式为：根据车载雷达或者摄像头检测所述道路曲率信息。

8.根据权利要求6或7所述的侧翻预警控制系统，其特征在于，所述对应时间为所述设定距离与车速信息的比值，然后根据车速信息和道路曲率信息计算得到所述预测侧向加速度。

9.根据权利要求6或7所述的侧翻预警控制系统，其特征在于，报警判据为：若实际侧向加速度小于设定报警阈值加速度，且预测侧向加速度小于设定报警阈值加速度，则不报警，否则，若实际侧向加速度或预测侧向加速度大于设定报警阈值加速度时，进行一级报警；若实际侧向加速度和预测侧向加速度均大于设定报警阈值加速度，进行二级报警。

10.根据权利要求9所述的侧翻预警控制系统，其特征在于，所述报警模块包括报警灯和报警发声器，所述一级报警为报警灯或者报警发声器运行；所述二级报警为报警灯和报警发声器同时运行。