CN110435637A - 车辆主动侧倾控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及车辆行驶稳定性控制技术领域，公开了一种车辆主动侧倾控制方法，所采用的技术措施为：车辆行驶过程中，驾驶员发出加、减速或者转向指令后，同步执行车辆加、减速或维持匀速运动，同时先执行侧倾动作，延时特定时长后执行转向动作，实现车辆侧倾、延时转向方式弯道行驶，消除弯道行驶过程中离心力对人体冲击作用所产生的负面效果，在保障车辆行驶安全性基础上，提高了车辆的驾驭平顺性和乘坐舒适性，应用于主动侧倾车辆行驶控制技术。

Description

车辆主动侧倾控制方法

技术领域

本发明涉及一种车辆主动侧倾控制方法，属于车辆行驶稳定性控制技术领域，应用于主动侧倾车辆行驶控制技术。

背景技术

主动侧倾控制系统通过控制车辆在转弯时向转弯内侧倾斜程度，提高了车辆转弯时的操纵稳定性、平顺性、通行速度和安全性，车辆主动侧倾技术可以使车辆在过弯时自动倾斜一定角度，产生一个平衡力矩，来抵抗车辆受到的离心力、避免车辆侧翻，以保持轮距小的微型车辆或重心高的车辆稳定的行驶姿态。

针对车辆行驶安全性，发明专利CN109353406、车辆转向侧倾装置及侧倾控制方法，通过车辆转向与车身侧倾独立控制，提出了车辆行驶过程中的转向侧倾、独立侧倾或独立转向控制方法，实现车辆在过弯时或者驶过倾斜路面时自动倾斜一定角度来抵抗离心力或侧翻力，保持车辆稳定的行驶姿态；车辆行驶进入弯道时离心力对人体瞬时冲击作用会产生身体不适及其它负面效果，在保障车辆行驶安全性基础上，为了提高驾驭平顺性和乘坐舒适性，进一步研究车辆在转弯时侧倾和转向控制方式，实现车辆转向主动侧倾控制，对提高车辆行驶稳定性和舒适性具有实际应用价值。

发明内容

本发明目的是要提供一种车辆主动侧倾控制方法，车辆弯道行驶过程中，通过车辆侧倾、延时转向方式弯道行驶，消除弯道行驶时离心力对人体冲击作用，提高车辆的驾驭平顺性和乘坐舒适性。

为了达到本发明的目的所采取的技术方案如下：

车辆主动侧倾控制方法包括：

(1)、读取车辆性能参数：车辆轴距L、转向节主轴距离K等，控制系统初始化；

(2)、车辆行驶过程中，采集驾驶意图信息，包括车辆加、减速信息及方向盘转角α，开始一个控制循环；

(3)、车辆通过加速器、制动器，实现车辆加、减速或维持匀速运动；

(4)、车辆侧倾、延时转向，以下两项同步进行：

①.车载传感器动态读取车辆运动、姿态信号，包括车辆瞬时速度v、加速度a及方向盘转角α等，时长t₁；

控制单元计算转向角θ＝α/i、时长系数t₀时车辆行驶速度v₀＝v+a×t₀，计算车辆转弯半径r＝f(θ)，满足转弯时力平衡条件：mg×tanβ＝mv₀ ²/r，由tanβ＝v₀ ²/(g×r)解算出侧倾角β，输出目标侧倾角β，时长t₂；

侧倾单元动作、实现目标侧倾角β，车辆侧倾，时长t₃；

②.延时单元延时时长t₄，转向单元执行车辆转向角θ，车辆转向，满足条件t₄+t₅≥t₁+t₂+t₃，式中：转向单元动作、实现目标转向角θ，时长t₅；

(5)、保持侧倾角β，车辆按照驾驶意图行驶；

(6)、结束一个控制循环，回到步骤(2)，继续下一个控制循环；

其中：转向器减速比i，重力加速度g，侧倾运动部分车身质量m；时长系数t₀≥0，所对应的v₀＝v+a×t₀为侧倾过程中车辆行驶速度预设值；车辆转弯半径函数f(θ)，受车辆轴距、轮距、转向方式等影响，转向角θ越大，转弯半径r＝f(θ)越小。

车辆主动侧倾控制方法工作原理：通过控制行驶速度v和行驶方向实现车辆行驶，驾驶意图信息包括：车辆加、减速信息及方向盘转角α，其中：车辆通过加速器、制动器，实现车辆加、减速或维持匀速运动，采用车辆侧倾、延时转向方式，控制车辆行驶方向、同时满足弯道行驶过程中离心力平衡条件：mg×tanβ＝mv²/r，消除弯道行驶时离心力对人体冲击作用所产生的负面效果，提高了车辆的驾驭平顺性和乘坐舒适性。

上述的车辆主动侧倾控制方法中，车辆侧倾、延时转向，取延时单元延时时长t₄，满足t₄+t₅≈t₁+t₂+t₃，可以近似消除弯道行驶时离心力对人体冲击作用所产生的负面效果，在一定程度上提高了车辆的驾驭平顺性和乘坐舒适性。

本发明的有益效果在于，所提出的一种车辆主动侧倾控制方法，通过车辆侧倾、延时转向方式弯道行驶，在保障车辆行驶安全性基础上，提高了车辆的驾驭平顺性和乘坐舒适性。

附图说明

图1为车辆主动侧倾控制方法流程图；

图2为主动侧倾车辆弯道行驶轨迹图；

图3为车辆侧倾、延时转向控制原理图；

图4为单轮转向转弯半径确定原理图；

图5为双轮等腰梯形机构转向原理图。

具体实施方式

下面根据附图对本发明的实施例进行描述。

图1所示的车辆主动侧倾控制方法流程图，车辆主动侧倾控制方法包括如下步骤：

(1)、读取车辆性能参数：车辆轴距L、转向节主轴距离K、轮距B、转向器减速比i等，控制系统初始化；

(2)、车辆行驶过程中，采集驾驶员意图信息，包括车辆加、减速信息及方向盘转角α，开始一个控制循环；

(3)、车辆通过加速器、制动器，实现车辆加、减速或维持匀速运动；

(4)、车辆转向方式：车辆侧倾、延时转向，以下两项同步进行：

①.车载传感器动态读取车辆运动、姿态信号，包括车辆瞬时速度v、加速度a及方向盘转角α等，时长t₁；

控制单元计算转向角θ＝α/i、时长系数t₀时车辆行驶速度v₀＝v+a×t₀，计算车辆转弯半径r＝f(θ)，满足转弯时力平衡条件：mg×tanβ＝mv₀ ²/r，由tanβ＝v₀ ²/(g×r)解算出侧倾角β，输出目标侧倾角β，时长t₂；

侧倾单元动作、实现目标侧倾角β，车辆侧倾，时长t₃；

②.延时单元延时时长t₄，转向单元执行车辆转向角θ，车辆转向，满足条件t₄+t₅≥t₁+t₂+t₃，式中：转向单元动作、实现目标转向角θ，时长t₅；

(5)、保持侧倾角β，车辆按照驾驶员意图行驶；

(6)、结束一个控制循环，回到步骤(2)，继续下一个控制循环；

其中：转向器减速比i≥1，重力加速度g＝9.8m/s²，侧倾运动部分车身质量m；时长系数t₀≥0，所对应的v₀＝v+a×t₀为侧倾过程中车辆行驶速度预设值，通常选取t₀＝0～0.2s；试验研究证明：v＝30～80km/h条件下，时长系数t₀最佳取值范围为t₁+t₂+t₃≥t0≥t₁+t₂，所对应的v₀＝v+a×t₀为侧倾单元动作、实现目标侧倾角β过程中车辆行驶速度预计值；车辆向前行驶时v≥0、执行侧倾角β，当v＜0时、锁定β＝0，倒车不侧倾。

车辆转弯半径函数f(θ)，受车辆轴距、轮距、转向方式等影响，转向角θ越大，转弯半径r＝f(θ)越小；当α＝0时，θ＝α/i＝0，r→∞，此时β＝0，车辆直线行驶无侧倾。图4所示的单轮转向转弯半径确定原理图，为具有侧倾功能的前轮转向、后轮驱动、轴距L的正三轮车，转弯半径r＝L/tanθ，转向单元为单轮直联转向，转向单元动作、实现目标转向角θ，时长t₅＝0.001～0.1s。

图5所示的双轮等腰梯形机构转向原理图，为具有侧倾功能的双前轮转向、后轮驱动的四轮车或倒三轮车，车辆轴距L、转向节主轴距离K，转向角θ时，由转向器驱动等腰梯形转向机构获得外车轮偏转角θ_e、内车轮偏转角θ_i，满足阿克曼转向条件：cot(θ_e)-cot(θ_i)＝K/L，车辆转弯半径r＝Lcot(θ_i)+K/2，转向单元为等腰梯形转向机构，转向单元动作、实现目标转向角θ，时长t₅＝0.002～0.2s。

图2所示的主动侧倾车辆弯道行驶轨迹图，车辆主动侧倾控制方法工作原理：通过控制行驶速度v和行驶方向实现车辆行驶，驾驶意员图信息包括：车辆加、减速信息及方向盘转角α，其中：车辆通过加速器、制动器，实现车辆加、减速或维持匀速运动，采用车辆侧倾、延时转向方式，控制车辆行驶方向、同时满足弯道行驶过程中离心力平衡条件：mg×tanβ＝mv²/r，消除弯道行驶时离心力对人体冲击作用所产生的负面效果，提高了车辆的驾驭平顺性和乘坐舒适性。如图3所示的车辆侧倾、延时转向控制原理图，图中横坐标为车辆行驶时间t，实线为侧倾角β变化规律，虚线为转向角θ变化规律；表明车辆主动侧倾控制方法，通过车辆侧倾、延时转向方式弯道行驶，在保障车辆行驶安全性基础上，提高了车辆的驾驭平顺性和乘坐舒适性。

车辆主动侧倾控制方法中，车辆侧倾、延时转向，取延时单元延时时长t₄，满足t₄+t₅≈t₁+t₂+t₃，可以近似消除弯道行驶时离心力对人体冲击作用所产生的负面效果，是一种近似的车辆主动侧倾控制方法，通过车辆侧倾、近似同步转向方式弯道行驶，在一定程度上提高了车辆的驾驭平顺性和乘坐舒适性。

Claims (2)

1.车辆主动侧倾控制方法，其特征在于，包括：

(1)、读取车辆性能参数：车辆轴距L、转向节主轴距离K等，控制系统初始化；

(2)、车辆行驶过程中，采集驾驶意图信息，包括车辆加、减速信息及方向盘转角α，开始一个控制循环；

(3)、车辆通过加速器、制动器，实现车辆加、减速或维持匀速运动；

(4)、车辆侧倾、延时转向，以下两项同步进行：

①.车载传感器动态读取车辆运动、姿态信号，包括车辆瞬时速度v、加速度a及方向盘转角α等，时长t₁；

控制单元计算转向角θ＝α/i、时长系数t₀时车辆行驶速度v₀＝v+a×t₀，计算车辆转弯半径r＝f(θ)，满足转弯时力平衡条件：mg×tanβ＝mv₀ ²/r，由tanβ＝v₀ ²/(g×r)解算出侧倾角β，输出目标侧倾角β，时长t₂；

侧倾单元动作、实现目标侧倾角β，时长t₃；

②.延时单元延时时长t₄，转向单元执行车辆转向角θ，满足条件t₄+t₅≥t₁+t₂+t₃，

式中：转向单元动作、实现目标转向角θ，时长t₅；

(5)、保持侧倾角β，车辆按照驾驶意图行驶；

(6)、结束一个控制循环，回到步骤(2)继续。

2.根据权利要求1所述的车辆主动侧倾控制方法，其特征在于，所述的车辆侧倾、延时转向，取延时单元延时时长t₄，满足t₄+t₅≈t₁+t₂+t₃，可以近似消除弯道行驶时离心力对人体冲击作用所产生的负面效果。