CN111231936A - 车辆主动侧倾控制方法 - Google Patents

Abstract

本申请公开了车辆主动侧倾控制方法，包括：设置一个不侧倾时许用车辆最大速度v_m，通过检测车辆瞬时速度，进行停车、倒车或低速前进行驶时不执行侧倾，以便保障车辆的驾驭平顺性和乘坐舒适性；设置一个许用最大侧向力P_m，通过测量车辆瞬时侧向力，抵消由于地形变化、或侧坡行驶引起车辆侧翻力，以保障车辆行驶稳定性与安全性；通过保留部分的侧向力，以便保留驾乘者的横坡行驶体验感。

Description

车辆主动侧倾控制方法

技术领域

本发明涉及车辆行驶稳定性控制技术领域，更具体地说，涉及车辆主动侧倾控制方法。

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、安全性和乘坐舒适性，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。

发明专利CN110341697、车辆转向主动侧倾控制方法，通过车辆行驶转弯时发出转向指令后先执行侧倾动作，延时特定时长后执行转向动作，实现车辆侧倾、延时转向方式驶入弯道，消除进入弯道时离心力对人体瞬时冲击作用所产生的负面效果，通过车辆侧倾复位回零、转向延时回正方式驶出弯道，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。

发明内容

有鉴于此，本发明提供了车辆主动侧倾控制方法，设置一个车辆不侧倾许用最大速度v_m，通过检测车辆瞬时速度v，车辆停车、倒车或低速前进行驶时不执行侧倾，以便保障车辆的驾驭平顺性和乘坐舒适性；设置一个许用最大侧向力P_m，通过测量车辆瞬时侧向力P，抵消由于地形变化引起车辆侧翻力。

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)给定车辆性能参数：转向器减速比i，车辆不侧倾许用最大速度v_m，许用最大侧向力P_m，β₀＝0、θ₀＝0；

(2)车辆行驶过程中，给出驾驶意图信息，包括车辆加、减速信息及方向控制信息；

⑶执行车辆加、减速或方向盘转角；

⑷车载传感器动态读取车辆瞬时速度v、方向盘转角α；

⑸计算转向角θ＝α/i，如果满足v≤v_m，执行β＝0、侧倾回正，执行转向角修正量△θ＝θ-θ₀，车辆转向行驶，转到步骤⑹；

否则，顺序执行以下两项：

③计算车辆转弯半径r＝f(θ)，满足转弯时力平衡条件：mg×tanβ＝mv²/r，由tanβ＝v²/(g×r)解算出侧倾角β，执行侧倾角修正量△β＝β-β₀；

④执行转向角修正量△θ＝θ-θ₀，车辆侧倾、转向行驶；

⑹车载传感器动态读取车辆瞬时侧向力P；

⑺如果P≤P_m，车辆继续行驶，转到步骤(8)；

否则，计算侧倾角修正量△β＝arctan[(P-P_m)/(m×g)]，执行侧倾角修正量△β，车辆侧倾修正行驶；

(8)β₀＝β、θ₀＝θ，读入驾驶意图信息，回到步骤⑶继续。

其中：m为车辆侧倾部分质量，g为重力加速度；设置一个车辆不侧倾许用最大速度v_m，依据车辆瞬时速度v与v_m的关系判断是否执行车辆侧倾，车辆行驶过程中，v≤v_m时，包含车辆停车、倒车或低速前进行驶，不执行侧倾，提高了车辆的驾驭平顺性和乘坐舒适性；设置一个许用最大侧向力P_m，由于地形变化、或侧坡行驶引起车辆侧向力P，依据P与P_m的关系判断是否执行侧翻力抵消操作，车辆行驶过程中，地形变化引起车辆横滚运动，当P>P_m时，车辆主动侧倾抵消侧翻力(P-P_m)。

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，设置一个车辆不侧倾许用最大速度v_m，通过检测车辆瞬时速度v，进行停车、倒车或低速前进行驶时不执行侧倾，以便保障车辆的驾驭平顺性和乘坐舒适性；设置一个许用最大侧向力P_m，通过测量车辆瞬时侧向力P，抵消由于地形变化、或侧坡行驶引起车辆侧翻力，保留不大于P_m的部分侧向力，以便保留驾乘者的横坡行驶体验感。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例公开的一种车辆主动侧倾控制方法流程图；

图2为本发明实施例公开的一种前轮转向侧倾正三轮车转向原理图；

图3为本发明实施例公开的一种前轮转向侧倾四轮车辆转向原理图；

图4为本发明实施例公开的一种后轮转向侧倾倒三轮车转向原理图；

图5为本发明实施例公开的一种前轮转向侧倾倒三轮车转向原理图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

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)给定车辆性能参数：转向器减速比i，车辆不侧倾许用最大速度v_m，许用最大侧向力P_m，β₀＝0、θ₀＝0；

(2)车辆行驶过程中，给出驾驶意图信息，包括车辆加、减速信息及方向控制信息；

⑶执行车辆加、减速或方向盘转角；

⑷车载传感器动态读取车辆瞬时速度v、方向盘转角α；

⑸计算转向角θ＝α/i，如果满足v≤v_m，执行β＝0、侧倾回正，执行转向角修正量△θ＝θ-θ₀，车辆转向行驶，转到步骤⑹；

否则，顺序执行以下两项：

①计算车辆转弯半径r＝f(θ)，满足转弯时力平衡条件：mg×tanβ＝mv²/r，由tanβ＝v²/(g×r)解算出侧倾角β，执行侧倾角修正量△β＝β-β₀，消除转弯离心力；

②执行转向角修正量△θ＝θ-θ₀，车辆侧倾、转向行驶；

⑹车载传感器动态读取车辆瞬时侧向力P；

⑺如果P≤P_m，车辆继续行驶，转到步骤(8)；

否则，计算侧倾角修正量△β＝arctan[(P-P_m)/(m×g)]，执行侧倾角修正量△β，消除侧翻力(P-P_m)，车辆侧倾修正行驶；

(8)β₀＝β、θ₀＝θ，读入驾驶意图信息，回到步骤⑶继续。

其中：m为车辆侧倾部分质量，g为重力加速度，g＝9.8m/s²；设置一个车辆不侧倾许用最大速度v_m，依据车辆瞬时速度v与v_m的关系判断是否执行车辆侧倾，车辆行驶过程中，v≤v_m时，包含车辆停车、倒车或低速前进行驶，不执行侧倾，提高了车辆的驾驭平顺性和乘坐舒适性；设置一个许用最大侧向力P_m，由于地形变化、或侧坡行驶引起车辆侧向力P，依据P与P_m的关系判断是否执行侧翻力抵消操作，车辆行驶过程中，地形变化引起车辆横滚运动，当P>P_m时，车辆主动侧倾抵消侧翻力(P-P_m)。

信号检测和读取方法：方向盘转角α，由型号为PandAuto P3036-C-90-V1-L-5的角度传感器检测得到；车辆瞬时速度v，由型号为CM12-45P-1-24J轮速传感器检测得到；车辆瞬时侧向力P，由型号为CTL01/02的动态力传感器检测得到，其允许最大惯性力为1000N，应放置于车辆侧倾部分质心处。

针对图5所示的前轮转向侧倾倒三轮车转向原理图，试验样机选取：转向器减速比i＝3，车辆不侧倾许用最大速度v_m＝10km/h，许用最大侧向力P_m＝200N。

车辆侧翻力消除方法：车辆在行使过程中，侧向力P由地形变化、或侧坡行驶导致车身与水平面产生角度△β，于是车辆侧翻力P-P_m＝mg×tan△β，解出侧倾角修正量△β＝arctan[(P-P_m)/(m×g)]，执行侧倾角修正量△β，消除侧翻力(P-P_m)，车辆侧倾修正行驶。

车辆转弯半径函数r＝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；当转向角θ＝0，r→∞，车辆直线行驶。

图2所示的前轮转向侧倾正三轮车转向原理图，为具有侧倾功能的前轮转向、后轮驱动的正三轮车，车辆轴距L，转向角θ时，转弯半径r＝L/tanθ。

图3所示的前轮转向侧倾四轮车辆转向原理图，为具有侧倾功能的双前轮转向、后轮驱动的四轮车，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。

图4所示的后轮转向侧倾倒三轮车转向原理图，为具有侧倾功能的后轮转向、前轮驱动的倒三轮车，车辆轴距L，转向角θ时，转弯半径r＝L/tanθ。

图5所示的前轮转向侧倾倒三轮车转向原理图，为具有侧倾功能的双前轮转向、后轮驱动的倒三轮车，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。

车辆主动侧倾控制方法中，车辆进行停车、倒车或低速前进行驶时，不执行侧倾，以便保障车辆的驾驭平顺性和乘坐舒适性；车辆主动侧倾抵消部分侧翻力，以保障车辆行驶稳定性与安全性；通过保留部分侧向力，以便保留驾乘者的横坡行驶体验感。

对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明实施例的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明实施例将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (1)

1.一种车辆主动侧倾控制方法，其特征在于，包括：

⑴给定车辆性能参数：转向器减速比i，不侧倾许用车辆最大速度v_m，许用最大侧向力P_m，β₀＝0、θ₀＝0；

⑵车辆行驶过程中，给出驾驶意图信息，包括车辆加、减速信息及方向控制信息；

⑶执行车辆加、减速或方向盘转角；

⑷车载传感器动态读取车辆瞬时速度v、方向盘转角α；

⑸计算转向角θ＝α/i，如果满足v≤v_m，执行β＝0、侧倾回正，执行转向角修正量△θ＝θ-θ₀，车辆转向行驶，转到步骤⑹；

否则，顺序执行以下两项：

①计算车辆转弯半径r＝f(θ)，满足转弯时力平衡条件：mg×tanβ＝mv²/r，由tanβ＝v²/(g×r)解算出侧倾角β，执行侧倾角修正量△β＝β-β₀；

②执行转向角修正量△θ＝θ-θ₀，车辆侧倾、转向行驶；

⑹车载传感器动态读取车辆瞬时侧向力P；

⑺如果P≤P_m，车辆继续行驶，转到步骤⑻；

否则，计算侧倾角修正量△β＝arctan[(P-P_m)/(m×g)]，执行侧倾角修正量△β，车辆侧倾修正行驶；

⑻β₀＝β、θ₀＝θ，读入驾驶意图信息，回到步骤⑶继续；

其中，m为车辆侧倾部分质量，g为重力加速度。

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