CN109823326B - 四轮乘用车辆爆胎后的紧急制动控制方法 - Google Patents

四轮乘用车辆爆胎后的紧急制动控制方法 Download PDF

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Abstract

本发明提出了一种四轮乘用车辆爆胎后的紧急制动控制方法，该方法能在爆胎情况发生后，向各个轮胎施加不同的制动力，从而抵消爆胎冲击力矩；本发明的有益技术效果是：提出了一种四轮乘用车辆爆胎后的紧急制动控制方法，该方案所需硬件均是常规的车载传感器，实现难度较低，可以有效降低爆胎所导致的损害。

Description

四轮乘用车辆爆胎后的紧急制动控制方法
技术领域
本发明涉及一种车辆爆胎后的应急处置技术，尤其涉及一种四轮乘用车辆爆胎后的紧急制动控制方法。
背景技术
车辆爆胎是一种较为常见的意外情况，严重威胁着驾乘人员的生命安全，据统计调查显示，爆胎引起的死亡人数占整个交通事故死亡人数的一半左右，受伤人数占比64％左右，又因为爆胎的发生是突然的，所以驾驶员根本来不及反应，加之爆胎给驾驶员所带来的恐慌感往往会令驾驶员做出误操作加重了爆胎所带来的严重后果，因此对爆胎汽车进行主动稳定性控制具有极大的现实意义。
发明内容
针对背景技术中的问题，本发明提出了一种四轮乘用车辆爆胎后的紧急制动控制方法，所涉及的硬件包括车速传感器、陀螺仪、胎压传感器、控制模块和电控制动器；所述车速传感器、陀螺仪、胎压传感器和电控制动器均与控制模块电气连接；控制模块能通过车速传感器实时获取车辆的行驶速度，控制模块能通过陀螺仪实时获取车辆前轮的转向角，控制模块能通过胎压传感器实时获取各个轮胎的胎压数值，控制模块能通过电控制动器对各个车轮的动作进行独立控制；其创新在于：所述紧急制动控制方法包括：
控制模块采用二自由度理想车辆模型，对相互匹配的行驶速度和转向角进行实时处理，获得相应的横摆角速度；控制模块根据胎压传感器输出的胎压信号对各个轮胎的状态进行实时判断，当某一轮胎所对应的胎压信号达到设定值时，即判定相应轮胎已经爆胎，之后，控制模块按如下步骤进行处理：
1)控制模块将爆胎后获取到的横摆角速度与爆胎前最后一次获得的横摆角速度求差，得到偏差值；然后根据偏差值，采用PID算法得到补偿力矩Mz；所述补偿力矩即用于抵消爆胎冲击力矩的横摆力矩；
2)控制模块根据下式计算出所需的制动力Pb：
Pb＝K·Mz
其中，K为电控制动器的制动比例系数；
3)控制模块通过电控制动器按如下方式向各个轮胎施加制动力：
如发生爆胎的是左前轮，则向右后轮施加70％Pb的制动力，同时，向右前轮施加20％Pb的制动力，同时，向左后轮施加10％Pb的制动力；
如发生爆胎的是左后轮，则向右前轮施加70％Pb的制动力，同时，向右后轮施加20％Pb的制动力，同时，向左前轮施加10％Pb的制动力；
如发生爆胎的是右前轮，则向左后轮施加70％Pb的制动力，同时，向左前轮施加20％Pb的制动力，同时，向右后轮施加10％Pb的制动力；
如发生爆胎的是右后轮，则向左前轮施加70％Pb的制动力，同时，向左后轮施加20％Pb的制动力，同时，向右前轮施加10％Pb的制动力。
本发明的原理是：爆胎情况发生后，由于车辆相应部位瞬间失去抓地力和支撑力，从而形成巨大的冲击力矩，但如果能通过对其余3个轮子施加恰当的制动力，制动所产生的力矩就能够与前述的冲击力矩相互抵消，从而避免情况进一步恶化，发明人经过多次试验，发现采用本发明的方案来施加制动力矩，可以有效抵消爆胎造成的冲击力矩；虽然，具体施加的制动力数值需根据Pb动态确定，但可通过对相同种类的制动系统进行模拟试验得到相应的数据，然后以预存数据的方式保存在控制模块中。
本发明还在前述方案的基础上提出了如下改进方案：所涉及的硬件还包括车轮六分力传感器，控制模块能通过车轮六分力传感器实时获取到作用在车轮上的纵向力和侧向力；步骤3)的操作结束后，控制模块根据车辆侧向加速度、纵向力、侧向力和轮速，得到车辆的侧向速度；然后根据下式得到车辆的实际轨迹Y：
Figure BDA0001999369570000021
其中，λ为陀螺仪获取到的车辆横摆角；Vx为车速传感器获取到的当前速度；Vy为车辆的侧向速度；
然后控制模块采用PID控制对实际轨迹Y和目标轨迹进行处理，得到前轮补偿转角，然后控制模块通过电动助力转向系统控制方向盘按前轮补偿转角转动相应的角度；所述目标轨迹的值为0；所述前轮补偿转角用于补偿实际轨迹所导致的偏航角度。
前述改进方案的原理是：爆胎情况发生后，按本发明方案施加的制动力产生的力矩虽然抵消了爆胎冲击力矩，但车辆的行驶轨迹却发生了偏移，车辆有可能会与周围物体发生碰撞，从而造成二次损害，而采用的前述改进方案后，控制模块可根据前轮补偿转角，通过电动助力转向系统对方向盘的转向角进行主动修正，使车辆不至于过度偏移，这就可以有效降低二次损害发生的概率。
本发明的有益技术效果是：提出了一种四轮乘用车辆爆胎后的紧急制动控制方法，该方案所需硬件均是常规的车载传感器，实现难度较低，可以有效降低爆胎所导致的损害。
附图说明
图1、本发明的原理示意图；
图中各个标记所对应的名称分别为：车速传感器1、陀螺仪2、胎压传感器3、控制模块4、电控制动器5。
具体实施方式
一种四轮乘用车辆爆胎后的紧急制动控制方法，所涉及的硬件包括车速传感器、陀螺仪、胎压传感器、控制模块和电控制动器；所述车速传感器、陀螺仪、胎压传感器和电控制动器均与控制模块电气连接；控制模块能通过车速传感器实时获取车辆的行驶速度，控制模块能通过陀螺仪实时获取车辆前轮的转向角，控制模块能通过胎压传感器实时获取各个轮胎的胎压数值，控制模块能通过电控制动器对各个车轮的动作进行独立控制；其创新在于：所述紧急制动控制方法包括：
控制模块采用二自由度理想车辆模型，对相互匹配的行驶速度和转向角进行实时处理，获得相应的横摆角速度；控制模块根据胎压传感器输出的胎压信号对各个轮胎的状态进行实时判断，当某一轮胎所对应的胎压信号达到设定值时，即判定相应轮胎已经爆胎，之后，控制模块按如下步骤进行处理：
1)控制模块将爆胎后获取到的横摆角速度与爆胎前最后一次获得的横摆角速度求差，得到偏差值；然后根据偏差值，采用PID算法得到补偿力矩Mz；所述补偿力矩即用于抵消爆胎冲击力矩的横摆力矩；
2)控制模块根据下式计算出所需的制动力Pb：
Pb＝K·Mz
其中，K为电控制动器的制动比例系数；
3)控制模块通过电控制动器按如下方式向各个轮胎施加制动力：
如发生爆胎的是左前轮，则向右后轮施加70％Pb的制动力，同时，向右前轮施加20％Pb的制动力，同时，向左后轮施加10％Pb的制动力；
如发生爆胎的是左后轮，则向右前轮施加70％Pb的制动力，同时，向右后轮施加20％Pb的制动力，同时，向左前轮施加10％Pb的制动力；
如发生爆胎的是右前轮，则向左后轮施加70％Pb的制动力，同时，向左前轮施加20％Pb的制动力，同时，向右后轮施加10％Pb的制动力；
如发生爆胎的是右后轮，则向左前轮施加70％Pb的制动力，同时，向左后轮施加20％Pb的制动力，同时，向右前轮施加10％Pb的制动力。
进一步地，所涉及的硬件还包括车轮六分力传感器，控制模块能通过车轮六分力传感器实时获取到作用在车轮上的纵向力和侧向力；步骤3)的操作结束后，控制模块根据车辆侧向加速度、纵向力、侧向力和轮速，得到车辆的侧向速度；然后根据下式得到车辆的实际轨迹Y：
Figure BDA0001999369570000031
其中，λ为陀螺仪获取到的车辆横摆角；Vx为车速传感器获取到的当前速度；Vy为车辆的侧向速度；
然后控制模块采用PID控制对实际轨迹Y和目标轨迹进行处理，得到前轮补偿转角，然后控制模块通过电动助力转向系统控制方向盘按前轮补偿转角转动相应的角度；所述目标轨迹的值为0；所述前轮补偿转角用于补偿实际轨迹所导致的偏航角度。

Claims (1)

1.一种四轮乘用车辆爆胎后的紧急制动控制方法，所涉及的硬件包括车速传感器、陀螺仪、胎压传感器、控制模块和电控制动器；所述车速传感器、陀螺仪、胎压传感器和电控制动器均与控制模块电气连接；控制模块能通过车速传感器实时获取车辆的行驶速度，控制模块能通过陀螺仪实时获取车辆前轮的转向角，控制模块能通过胎压传感器实时获取各个轮胎的胎压数值，控制模块能通过电控制动器对各个车轮的动作进行独立控制；其特征在于：所述紧急制动控制方法包括：
控制模块采用二自由度理想车辆模型，对相互匹配的行驶速度和转向角进行实时处理，获得相应的横摆角速度；控制模块根据胎压传感器输出的胎压信号对各个轮胎的状态进行实时判断，当某一轮胎所对应的胎压信号达到设定值时，即判定相应轮胎已经爆胎，之后，控制模块按如下步骤进行处理：
1)控制模块将爆胎后获取到的横摆角速度与爆胎前最后一次获得的横摆角速度求差，得到偏差值；然后根据偏差值，采用PID算法得到补偿力矩Mz；所述补偿力矩即用于抵消爆胎冲击力矩的横摆力矩；
2)控制模块根据下式计算出所需的制动力Pb：
Pb＝K·Mz
其中，K为电控制动器的制动比例系数；
3)控制模块通过电控制动器按如下方式向各个轮胎施加制动力：
如发生爆胎的是左前轮，则向右后轮施加70％Pb的制动力，同时，向右前轮施加20％Pb的制动力，同时，向左后轮施加10％Pb的制动力；
如发生爆胎的是左后轮，则向右前轮施加70％Pb的制动力，同时，向右后轮施加20％Pb的制动力，同时，向左前轮施加10％Pb的制动力；
如发生爆胎的是右前轮，则向左后轮施加70％Pb的制动力，同时，向左前轮施加20％Pb的制动力，同时，向右后轮施加10％Pb的制动力；
如发生爆胎的是右后轮，则向左前轮施加70％Pb的制动力，同时，向左后轮施加20％Pb的制动力，同时，向右前轮施加10％Pb的制动力；
所涉及的硬件还包括车轮六分力传感器，控制模块能通过车轮六分力传感器实时获取到作用在车轮上的纵向力和侧向力；步骤3)的操作结束后，控制模块根据车辆侧向加速度、纵向力、侧向力和轮速，得到车辆的侧向速度；然后根据下式得到车辆的实际轨迹Y：
Y＝∫0 t[sin(λ)]·Vx+cos(λ)·Vy]dt
其中，λ为陀螺仪获取到的车辆横摆角；Vx为车速传感器获取到的当前速度；Vy为车辆的侧向速度；
然后控制模块采用PID控制对实际轨迹Y和目标轨迹进行处理，得到前轮补偿转角，然后控制模块通过电动助力转向系统控制方向盘按前轮补偿转角转动相应的角度；所述目标轨迹的值为0；所述前轮补偿转角用于补偿实际轨迹所导致的偏航角度。
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