CN110085057A - 一种基于车路协同的车辆弯道防侧滑侧翻安全控制系统及控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于车路协同的车辆弯道防滑侧翻安全控制系统，包括：路侧单元，其设置在弯道道路上，用于监测道路基本信息；车载单元，其设置在汽车上，所述车载单元的输入端与所述路侧单元的输出端电联接，用于输出汽车基本信息和道路基本信息；中央处理器，其输入端与所述车载单的输出端电联接；报警器，其输入端与所述中央处理器电联接；制动控制器，其输入端连接所述中央处理器的输出端。能够主动的提醒驾驶员注意入弯车速，提高车辆行驶安全性。本发明还提供一种基于车路协同的车辆弯道防滑侧翻安全控制方法。

Description

一种基于车路协同的车辆弯道防侧滑侧翻安全控制系统及控 制方法

技术领域

本发明涉及一种基于车路协同的车辆弯道防侧滑侧翻安全控制系统及控制方法，属于汽车主动安全技术领域。

背景技术

随着汽车相关技术的不断创新，市场对于汽车的安全性要求也越来越高。在车辆被动安全性技术创新越来越困难的时候，汽车主动安全性受到越来越多的关注。汽车主动安全技术能够及时的发现可能出现的危险，通过及时提醒驾驶员甚至直接干预车辆操控来避免事故的发生。而侧偏侧翻作为汽车事故的主要类型，大多数是因为驾驶员对车速和路面情况判断失误造成的。现阶段对于避免此类事故发生的方法是通过在弯道的入口处设置交通指示牌、限速牌来提醒驾驶员注意前方弯道，简单地限速方式影响了车辆的通行效率，降低了道路利用率，甚至有些驾驶员因注意力不集中没有发现道路交通指示牌。这就带来了较大的行车安全问题。

车路协同技术作为一种典型的智能交通手段，可以通过车路之间的信息传递及时的获取车辆和路况信息，相比驾驶员的经验准确得多。以此作为车辆弯道防侧滑侧翻安全控制系统的基础，可以为该系统提供实时可靠的交通信息数据，从而提高驾驶员的对驾驶环境的感知，提高弯道行车安全性。

发明内容

本发明设计开发了一种基于车路协同的车辆弯道防侧滑侧翻安全控制系统，通过报警器发出减速信号并通过制动控制器控制汽车减速，克服传统道路安全警示牌不能有效提示驾驶员弯道行车安全性的问题。

本发明还设计开发了一种基于车路协同的车辆弯道防侧滑侧翻安全控制系统，通过获取道路基本信息和汽车基本信息对汽车进入弯道发生侧翻或侧滑情况进行判断，进而对驾驶员进行提醒甚至对汽车速度进行干预，提高汽车行驶的安全性。

本发明提供的技术方案为：

一种基于车路协同的车辆弯道防侧滑侧翻安全控制系统，包括：

路侧单元，其设置在弯道道路上，用于监测道路基本信息；

车载单元，其设置在汽车上，所述车载单元的输入端与所述路侧单元的输出端电联接，用于输出汽车基本信息和道路基本信息；

中央处理器，其输入端与所述车载单元的输出端电联接；

报警器，其输入端与所述中央处理器电联接；

制动控制器，其输入端连接所述中央处理器的输出端。

优选的是，所述道路基本信息包括：转弯道路入口位置的经度、纬度、海拔高度、半径、路面附着系数以及道路倾斜角度。

优选的是，所述汽车基本信息包括汽车所在位置的经度、纬度、海拔高度、轮距、车辆重心高度以及车辆的实时速度。

优选的是，所述制动控制器与汽车制动管路相连通，通过控制车辆制动管路的压力来实现车辆减速。

一种基于车路协同的车辆弯道防侧翻安全控制方法，所述的基于车路协同的车辆弯道防侧翻安全控制方法，其特征在于，具体包括：

步骤一、通过车载单元获取汽车基本信息和前方道路基本信息后发送给中央处理器；

步骤二、中央处理器对汽车与前方道路入口的距离d和汽车的实时速度V进行判断：

当d＞200或者V≤0.7V_lim时，中央处理器不做反应；

当d≤200时，中央处理器确定汽车进入弯道不发生侧滑或侧滑时的最大极限车速V_lim：

当0.7V_lim＜V≤0.9V_lim时，此时报警器发出减速提示，此时汽车的状态为预警模式；

当V＞0.9V_lim时，此时报警器发出减速提示，并且制动控制器通过增加车辆制动管路的制动压力使车速达到V≤0.7V_lim，此时汽车的状态为干预模式。

优选的是，所述汽车进入弯道不发生侧滑的最大极限车速V_lim的计算公式为：V_lim＝min{V_lim1，V_lim2}，

其中，

其中，R为道路半径，φ为道路附着系数，g为重力加速度，θ为道路倾角，B为本车的轮距，h为本车重心高度。

本发明所述的有益效果：

1、本发明提供的基于车路协同的车辆弯道防侧滑侧翻安全控制系统，能够主动的提醒驾驶员注意入弯车速，提高车辆行驶安全性。

2、本发明提供的基于车路协同的车辆弯道防侧滑侧翻安全控制系统的控制方法，能够根据收集到的道路基本信息和车辆基本信息参数判断分析车辆入弯发生侧偏侧翻可能性大小，进而对驾驶员进行提醒甚至直接干预车辆操控，对车辆进行减速，提高弯道行车的安全性。

附图说明

图1为本发明的基于车路协同的车辆弯道防侧滑侧翻安全控制系统结构示意图。

图2为本发明所述的基于车路协同的车辆弯道防侧滑侧翻安全控制方法示意图。

图3为本发明所述的汽车转弯时侧翻极限情况时主要受力分析简图。

图4为本发明所述的汽车转弯时侧滑极限情况时主要受力分析简图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明做进一步的详细说明，以令本领域技术人员参照说明书文字能够据以实施。

如图1所示，本发明提供一种基于车路系统的车辆弯道防侧滑侧翻安全控制系统，包括：路侧单元、车载单元、中央处理器、报警器以及制动控制器。

路侧单元设置在弯道道路的一侧，能够采集道路的基本信息，并将采集的道路基本信息输出给车载单元；车载单元设置在汽车上，能够采集汽车基本信息，车载单元的输入端与路侧单元的输出端电联接，输出端与中央处理器电联接，能够接收路侧单元传递的道路基本信息，并将道路基本信息和汽车基本传递给中央处理器；中央处理器设置在汽车上，中央处理器的输入端与车载单元的输出端电联接，输出端与报警器的输入端电联接，中央处理器基于道路基本信息和车辆基本信息来判断当前车速是否会造成车辆侧翻，并将判断后的信息输出；报警器的输入端与中央处理器的输出端连接，当中央处理器经过判断后输出减速信号时，报警器发出信号提醒驾驶员进行减速操作；制动控制器的输入端与中央处理器的输出端电联接，同时，制动控制器还与汽车制动管路相连通，通过控制汽车制动管路的压力来实现车辆减速。

其中，道路基本信息包括转弯道路的入口位置、转弯道路半径R、道路倾角θ、轮距B、车辆重心高度h以及车辆的实时速度V，入口位置包括经度、纬度以及海拔高度。

转弯道路的入口位置、半径R以及道路倾角在安装路侧单元时，通过人为测量后手动输入到路侧单元中，路面附着系数可通过人工测量结果进行初始化，也可根据天气情况等进行调节。

车辆轮距B，在安装车载单元时，通过人为测量结果输入到车载单元内部。车辆位置(包括经度、纬度、海拔高度)、车辆的实时速度V通过车辆CAN总线方式实时获取，车载单元可根据车载重量确定车辆重心高度h，车载重量和车辆中心高度的对应关系在安装车载单元时，通过人为测量结果输入到车载单元内部。

如图2所示，本发明还提供了一种基于车路系统的车辆弯道防侧滑侧翻安全控制方法，包括如下步骤：

步骤一、按照采样周期，通过车载单元获取汽车基本信息和前方道路基本信息，整理后发送给中央处理器；

步骤二、中央处理器对汽车与前方道路入口的距离d和汽车的实时速度V进行判断：

当d＞200时，中央处理器不做反应；

当d≤200时，中央处理器对汽车进入弯道不发生侧滑的最大极限车速V_lim进行计算：

当V≤0.7V_lim时，汽车进入弯道不会发生侧滑或侧翻，此时汽车的状态为安全模式；

当0.7V_lim＜V≤0.9V_lim时，汽车进入弯道存在发生侧滑或侧翻的可能，此时报警器发出减速提示，此时汽车的状态为预警模式；

当V＞0.9V_lim时，汽车进入弯道一定会发生侧滑或侧翻，此时报警器发出减速提示，与此同时，制动控制器通过增加车辆制动管路的制动压力使车速达到V≤0.7V_lim，此时汽车的状态为干预模式。

当汽车处于安全模式时，中央处理器不做其他反应；

当汽车处于预警模式，中央处理器向报警器发出指令，报警器工作，通过语音提示驾驶员此时车速较高，应该适当减速后入弯；

当汽车处于干预模式时，中央处理器向报警器发出指令，报警器工作，通过语音提示驾驶员此时车速较高，应该立即减速再入弯。同时中央处理器向制动控制器发出指令，制动控制器介入，增加车辆制动管路的制动压力，使得车速降到0.7V_lim。

汽车在转弯行驶时，进入弯道不发生侧滑或侧翻的最大极限车速V_lim的计算公式为：V_lim＝min{V_lim1，V_lim2}，

如图3所示，当汽车在转弯时，发生侧滑情况时，汽车的离心力和摩擦力在离心力方向上的分离相等，离心力的大小为摩擦力大小为摩擦力沿离心力方向的分离为则有：

即：

如图4所示，汽车在转弯时，发生侧翻情况时，离心力对M点的力矩大于重力对M点的力矩，其中，M点为外侧车轮与地面接触点。

离心力的大小为其对M点的力矩容易计算，为：

重力的大小为mg，其对M点的力矩容易计算，为

发生侧翻时有：

整理可得：

其中，V_lim1为汽车发生不发生侧滑时的极限速度，V_lim2为汽车不发生侧翻时的极限速度，R为道路半径，为道路附着系数，g为重力加速度，θ为道路倾角，B为本车的轮距，h为本车重心高度。

尽管本发明的实施方案已公开如上，但其并不仅仅限于说明书和实施方式中所列运用，它完全可以被适用于各种适合本发明的领域，对于熟悉本领域的人员而言，可容易地实现另外的修改，因此在不背离权利要求及等同范围所限定的一般概念下，本发明并不限于特定的细节和这里示出与描述的图例。

Claims (6)

1.一种基于车路协同的车辆弯道防侧滑侧翻安全控制系统，其特征在于，包括：

路侧单元，其设置在弯道道路上，用于监测道路基本信息；

车载单元，其设置在汽车上，所述车载单元的输入端与所述路侧单元的输出端电联接，用于输出汽车基本信息和道路基本信息；

中央处理器，其输入端与所述车载单元的输出端电联接；

报警器，其输入端与所述中央处理器电联接；

制动控制器，其输入端连接所述中央处理器的输出端。

2.根据权利要求1所述的基于车路协同的车辆弯道防侧滑侧翻安全控制系统，其特征在于，所述道路基本信息包括：转弯道路入口位置的经度、纬度、海拔高度、半径、路面附着系数以及道路倾斜角度。

3.根据权利要求2所述的基于车路协同的车辆弯道防侧滑侧翻安全控制系统，其特征在于，所述汽车基本信息包括汽车所在位置的经度、纬度、海拔高度、轮距、车辆重心高度以及车辆的实时速度。

4.根据权利要求3所述的基于车路协同的车辆弯道防侧滑侧翻安全控制系统，其特征在于，所述制动控制器与汽车制动管路相连通，通过控制车辆制动管路的压力来实现车辆减速。

5.一种基于车路协同的车辆弯道防侧滑侧翻安全控制方法，使用权利要求1-4任意一项所述的基于车路协同的车辆弯道防侧翻安全控制方法，其特征在于，具体包括：

步骤一、通过车载单元获取汽车基本信息和前方道路基本信息后发送给中央处理器；

步骤二、中央处理器对汽车与前方道路入口的距离d和汽车的实时速度V进行判断：

当d＞200或者V≤0.7V_lim时，中央处理器不做反应；

当d≤200时，中央处理器确定汽车进入弯道不发生侧滑或侧滑时的最大极限车速V_lim：

当0.7V_lim＜V≤0.9V_lim时，此时报警器发出减速提示，此时汽车的状态为预警模式；

当V＞0.9V_lim时，此时报警器发出减速提示，并且制动控制器通过增加车辆制动管路的制动压力使车速达到V≤0.7V_lim，此时汽车的状态为干预模式。

6.根据权利要求5所述的基于车路协同的车辆弯道防侧滑侧翻安全控制方法，其特征在于，所述最大极限车速V_lim的计算公式为：V_lim＝min{V_lim1，V_lim2}，

其中，

其中，V_lim1为汽车发生不发生侧滑时的极限速度，V_lim2为汽车不发生侧翻时的极限速度，R为道路半径，为道路附着系数，g为重力加速度，θ为道路倾角，B为本车的轮距，h为本车重心高度。