CN111824122A - 一种汽车电液复合制动车身稳定性控制系统及方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种汽车电液复合制动车身稳定性控制系统及方法，该控制系统包括安装在汽车上的控制器，控制器内设有CPU处理器、传感信号采集单元、驱动单元、防抱死控制单元和车身稳定性控制单元，传感信号采集单元输入端与安装在汽车上的传感器组连接，传感信号采集单元输出端连接CPU处理器，CPU处理器通过驱动单元分别连接电机驱动模块和液压驱动模块，CPU处理器还分别连接防抱死控制单元和车身稳定性控制单元，本发明工作原理简单，能够实时采集汽车运行状态，能够实现电液制动切换，还能够实现车轮防抱死和车身稳定性控制，能够提高汽车制动安全性。

Description

一种汽车电液复合制动车身稳定性控制系统及方法
技术领域
本发明涉及车身稳定控制技术领域，具体为一种汽车电液复合制动车身稳定性控制系统及方法。
背景技术
ESP是车身电子稳定控制系统(Electronic Stability Program)的简称，是一种在紧急驾驶条件下防止车辆打滑的制动系统，其最主要的特点就是它的主动性，如果说ABS是被动地作出反应，那么ESP却可以做到防患于未然。
车辆在行驶过程中出现紧急状况需要刹车制动，一般通过电液复合制动来实现制动目的，因此，需要再制动同时进行车身稳定性控制。
发明内容
本发明的目的在于提供一种汽车电液复合制动车身稳定性控制系统及方法，以解决上述背景技术中提出的问题。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种汽车电液复合制动车身稳定性控制系统,该控制系统包括安装在汽车上的控制器，所述控制器内设有CPU处理器、所述传感信号采集单元、驱动单元、防抱死控制单元和车身稳定性控制单元，所述传感信号采集单元输入端与安装在汽车上的传感器组连接，所述传感信号采集单元输出端连接CPU处理器，所述CPU处理器通过驱动单元分别连接电机驱动模块和液压驱动模块，所述电机驱动模块连接轮毂电机，所述液压驱动模块连接液压制动装置；所述CPU处理器还分别连接防抱死控制单元和车身稳定性控制单元。
优选的，所述传感器组包括车速传感器、胎压传感器、制动踏板位移传感器、横摆传感器、横向及前后加速度传感器、转向盘转角传感器，所述车速传感用于采集车辆行驶速率；所述胎压传感器用于采集车胎气压；所述制动踏板位移传感器用于采集制动踏板下移距离；所述横摆传感器用于采集车身横向摆动幅度；所述转向盘转角传感器用于采集方向盘转动角度。
优选的，所述传感信号采集单元包括三极管A、三极管B、三极管C、三极管D、三极管E和三极管F，所述三极管A发射极连接电阻J一端，基极连接三极管E集电极，所述三极管A集电极分别连接电容A一端、电阻D一端和电阻E一端；所述三极管B基极连接电阻E另一端、电容A另一端和电阻F一端，发射极分别连接三极管C发射极和电阻G一端；所述三极管C集电极连接三极管E集电极，所述三极管C基极连接电容C一端，电容C另一端接信号输入端，所述三极管D发射极连接电阻A一端，基极连接三极管E基极，所述三极管E发射极连接电阻B一端，所述电阻A另一端分别连接电阻B另一端、电阻J另一端和电阻C另一端；所述三极管F基极连接电阻C一端，所述三极管F集电极连接电阻H一端，电阻H另一端连接三极管C基极，所述三极管F发射极连接电阻I一端，电阻I另一端分别连接电阻G另一端、电容B另一端和电阻D另一端。
优选的，所述CPU处理器根据采集处理的信息，采取分层控制算法，基于神经网络和遗传优化算法的自适应滑模控制作为上层控制器来计算出保持稳定性所需的附加横摆力矩，下层控制器采取基于最小轮胎利用率的最优分配算法来分配至四个车轮的两套执行机构，最终由两套执行机构对车轮执行相应的动作从而改善汽车车身稳定性。
优选的，其使用方法包括以下步骤：
A、车辆在行驶过程中，车速传感器、胎压传感器、横摆传感器、横向及前后加速度传感器分别采集车辆行驶各项参数；
B、一旦汽车出现紧急状况需要制动，制动踏板位移传感器、转向盘转角传感器分别采集制动踏板位移距离和方向盘转动角度，采集的传感信号优化后传输至CPU处理器处理；
C、CPU处理器根据采集处理的信息，采取分层控制算法，基于神经网络和遗传优化算法的自适应滑模控制作为上层控制器来计算出保持稳定性所需的附加横摆力矩，下层控制器采取基于最小轮胎利用率的最优分配算法来分配至四个车轮的两套执行机构，最终由两套执行机构对车轮执行相应的动作从而改善汽车车身稳定性；
D、电机驱动模块控制轮毂电机，液压驱动模块控制液压制动装置，实现车辆的降速制动，同时，触发防抱死控制单元进行车轮防抱死控制。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：本发明工作原理简单，能够实时采集汽车运行状态，能够实现电液制动切换，还能够实现车轮防抱死和车身稳定性控制，能够提高汽车制动安全性；采用的传感信号采集单元抗干扰能力强，能够将采集的车速信号放大后再进行输出，能够有效的提高传感信号采集精度，进而提高了控制精度和效率。
附图说明
图1为本发明原理框图；
图2为本发明传感信号采集单元原理图。
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。
在本发明的描述中，需要说明的是，术语“上”、“下”、“内”、“外”“前端”、“后端”、“两端”、“一端”、“另一端”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“设置有”、“连接”等，应做广义理解，例如“连接”，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
请参阅图1-2，本发明提供一种技术方案：一种汽车电液复合制动车身稳定性控制系统,该控制系统包括安装在汽车上的控制器，所述控制器内设有CPU处理器1、所述传感信号采集单元2、驱动单元3、防抱死控制单元4和车身稳定性控制单元5，所述传感信号采集单元2输入端与安装在汽车上的传感器组连接，所述传感信号采集单元2输出端连接CPU处理器1，所述CPU处理器1通过驱动单元3分别连接电机驱动模块6和液压驱动模块7，所述电机驱动模块6连接轮毂电机8，所述液压驱动模块7连接液压制动装置9；所述CPU处理器1还分别连接防抱死控制单元4和车身稳定性控制单元5；传感器组包括车速传感器10、胎压传感器11、制动踏板位移传感器12、横摆传感器13、横向及前后加速度传感器14、转向盘转角传感器15，所述车速传感用于采集车辆行驶速率；所述胎压传感器用于采集车胎气压；所述制动踏板位移传感器用于采集制动踏板下移距离；所述横摆传感器用于采集车身横向摆动幅度；所述转向盘转角传感器用于采集方向盘转动角度；CPU处理器根据采集处理的信息，采取分层控制算法，基于神经网络和遗传优化算法的自适应滑模控制作为上层控制器来计算出保持稳定性所需的附加横摆力矩，下层控制器采取基于最小轮胎利用率的最优分配算法来分配至四个车轮的两套执行机构，最终由两套执行机构对车轮执行相应的动作从而改善汽车车身稳定性。
本发明中，传感信号采集单元2包括三极管A1b、三极管B2b、三极管C3b、三极管D4b、三极管E5b和三极管F6b，所述三极管A1b发射极连接电阻J10a一端，基极连接三极管E5b集电极，所述三极管A1b集电极分别连接电容A1c一端、电阻D4a一端和电阻E5a一端；所述三极管B2b基极连接电阻E5a另一端、电容A1c另一端和电阻F6a一端，发射极分别连接三极管C3b发射极和电阻G7a一端；所述三极管C3b集电极连接三极管E5b集电极，所述三极管C3b基极连接电容C3c一端，电容C3c另一端接信号输入端，所述三极管D4b发射极连接电阻A1a一端，基极连接三极管E5b基极，所述三极管E5b发射极连接电阻B2a一端，所述电阻A1a另一端分别连接电阻B2a另一端、电阻J10a另一端和电阻C3a另一端；所述三极管F6b基极连接电阻C3a一端，所述三极管F6b集电极连接电阻H8a一端，电阻H8a另一端连接三极管C3b基极，所述三极管F6b发射极连接电阻I9a一端，电阻I9a另一端分别连接电阻G7a另一端、电容B2c另一端和电阻D4a另一端。
工作原理：本发明的使用方法包括以下步骤：
A、车辆在行驶过程中，车速传感器、胎压传感器、横摆传感器、横向及前后加速度传感器分别采集车辆行驶各项参数；
B、一旦汽车出现紧急状况需要制动，制动踏板位移传感器、转向盘转角传感器分别采集制动踏板位移距离和方向盘转动角度，采集的传感信号优化后传输至CPU处理器处理；
C、CPU处理器根据采集处理的信息，采取分层控制算法，基于神经网络和遗传优化算法的自适应滑模控制作为上层控制器来计算出保持稳定性所需的附加横摆力矩，下层控制器采取基于最小轮胎利用率的最优分配算法来分配至四个车轮的两套执行机构，最终由两套执行机构对车轮执行相应的动作从而改善汽车车身稳定性；
D、电机驱动模块控制轮毂电机，液压驱动模块控制液压制动装置，实现车辆的降速制动，同时，触发防抱死控制单元进行车轮防抱死控制。
综上所述，本发明工作原理简单，能够实时采集汽车运行状态，能够实现电液制动切换，还能够实现车轮防抱死和车身稳定性控制，能够提高汽车制动安全性；采用的传感信号采集单元抗干扰能力强，能够将采集的车速信号放大后再进行输出，能够有效的提高传感信号采集精度，进而提高了控制精度和效率。
对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。

Claims (5)

1.一种汽车电液复合制动车身稳定性控制系统,其特征在于：该控制系统包括安装在汽车上的控制器，所述控制器内设有CPU处理器(1)、所述传感信号采集单元(2)、驱动单元(3)、防抱死控制单元(4)和车身稳定性控制单元(5)，所述传感信号采集单元(2)输入端与安装在汽车上的传感器组连接，所述传感信号采集单元(2)输出端连接CPU处理器(1)，所述CPU处理器(1)通过驱动单元(3)分别连接电机驱动模块(6)和液压驱动模块(7)，所述电机驱动模块(6)连接轮毂电机(8)，所述液压驱动模块(7)连接液压制动装置(9)；所述CPU处理器(1)还分别连接防抱死控制单元(4)和车身稳定性控制单元(5)。
2.根据权利要求1所述的一种汽车电液复合制动车身稳定性控制系统，其特征在于：所述传感器组包括车速传感器(10)、胎压传感器(11)、制动踏板位移传感器(12)、横摆传感器(13)、横向及前后加速度传感器(14)、转向盘转角传感器(15)，所述车速传感用于采集车辆行驶速率；所述胎压传感器用于采集车胎气压；所述制动踏板位移传感器用于采集制动踏板下移距离；所述横摆传感器用于采集车身横向摆动幅度；所述转向盘转角传感器用于采集方向盘转动角度。
3.根据权利要求1所述的一种汽车电液复合制动车身稳定性控制系统，其特征在于：所述传感信号采集单元包括三极管A(1b)、三极管B(2b)、三极管C(3b)、三极管D(4b)、三极管E(5b)和三极管F(6b)，所述三极管A(1b)发射极连接电阻J(10a)一端，基极连接三极管E(5b)集电极，所述三极管A(1b)集电极分别连接电容A(1c)一端、电阻D(4a)一端和电阻E(5a)一端；所述三极管B(2b)基极连接电阻E(5a)另一端、电容A(1c)另一端和电阻F(6a)一端，发射极分别连接三极管C(3b)发射极和电阻G(7a)一端；所述三极管C(3b)集电极连接三极管E(5b)集电极，所述三极管C(3b)基极连接电容C(3c)一端，电容C(3c)另一端接信号输入端，所述三极管D(4b)发射极连接电阻A(1a)一端，基极连接三极管E(5b)基极，所述三极管E(5b)发射极连接电阻B(2a)一端，所述电阻A(1a)另一端分别连接电阻B(2a)另一端、电阻J(10a)另一端和电阻C(3a)另一端；所述三极管F(6b)基极连接电阻C(3a)一端，所述三极管F(6b)集电极连接电阻H(8a)一端，电阻H(8a)另一端连接三极管C(3b)基极，所述三极管F(6b)发射极连接电阻I(9a)一端，电阻I(9a)另一端分别连接电阻G(7a)另一端、电容B(2c)另一端和电阻D(4a)另一端。
4.根据权利要求1所述的一种汽车电液复合制动车身稳定性控制系统，其特征在于：所述CPU处理器根据采集处理的信息，采取分层控制算法，基于神经网络和遗传优化算法的自适应滑模控制作为上层控制器来计算出保持稳定性所需的附加横摆力矩，下层控制器采取基于最小轮胎利用率的最优分配算法来分配至四个车轮的两套执行机构，最终由两套执行机构对车轮执行相应的动作从而改善汽车车身稳定性。
5.实现权利要求1所述的一种汽车电液复合制动车身稳定性控制系统的使用方法，其特征在于：其使用方法包括以下步骤：
A、车辆在行驶过程中，车速传感器、胎压传感器、横摆传感器、横向及前后加速度传感器分别采集车辆行驶各项参数；
B、一旦汽车出现紧急状况需要制动，制动踏板位移传感器、转向盘转角传感器分别采集制动踏板位移距离和方向盘转动角度，采集的传感信号优化后传输至CPU处理器处理；
C、CPU处理器根据采集处理的信息，采取分层控制算法，基于神经网络和遗传优化算法的自适应滑模控制作为上层控制器来计算出保持稳定性所需的附加横摆力矩，下层控制器采取基于最小轮胎利用率的最优分配算法来分配至四个车轮的两套执行机构，最终由两套执行机构对车轮执行相应的动作从而改善汽车车身稳定性；
D、电机驱动模块控制轮毂电机，液压驱动模块控制液压制动装置，实现车辆的降速制动，同时，触发防抱死控制单元进行车轮防抱死控制。
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