CN112172789A - 主动侧倾车辆防侧翻控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及车辆行驶安全性控制技术领域，公开了一种主动侧倾车辆防侧翻控制方法，所采用的技术措施为：车辆行驶过程中，动态读取车辆瞬时速度、横摆角速度、横摆角加速度，计算消除弯道行驶离心力所需侧倾角β，执行弯道行驶侧倾角β，车辆侧倾保障行驶稳定性；车辆高速行驶过程中，路面附着力下降引起后轮侧滑、造成车辆甩尾，导致横摆角加速度突变，通过预测横摆角速度的变化规律，计算车辆不侧翻安全侧倾角β_n，执行安全侧倾角β_n，车辆侧倾消除侧翻力、防止车辆侧翻，保障车辆高速行驶安全性。

Description

主动侧倾车辆防侧翻控制方法

技术领域

本发明涉及一种主动侧倾车辆防侧翻控制方法，属于车辆行驶安全性控制技术领域，应用于主动侧倾车辆行驶控制技术。

背景技术

主动侧倾车辆在弯道行驶时通过控制车辆向弯道内侧倾斜程度，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，以保持轮距较小的微型车辆或重心高的车辆稳定的行驶姿态。

针对主动侧倾车辆行驶安全性，发明专利车辆转向主动侧倾控制方法CN110341697，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。倒三轮车属于窄体车辆，应用于城市单人通勤、或者双人前后乘坐出行，倒三轮车为双前轮和单个后轮布置，倒三轮车高速行驶过程中单个后轮所接触的局部地面附着力不足时，易造成车辆甩尾，引起横摆角加速度突变，在很短时间内车辆横摆角速度急剧变大，引起车辆瞬时侧向力剧变，导致车辆侧翻；由于信息读取、分析计算、数据传输、侧倾角执行到位，产生平衡力需要一定时长，鉴于车辆转向主动侧倾控制方法的逆向控制原理，读取车辆横摆角加速度可以预测横摆角速度的变化规律，提前执行车辆侧倾角，消除侧翻力，防止车辆侧翻。

发明内容

本发明目的是要提供一种主动侧倾车辆防侧翻控制方法，车辆行驶过程中，动态读取车辆横摆角加速度，判断横摆角加速度突变量值，预测横摆角速度的变化规律，执行安全侧倾角，防止车辆侧翻。

为了达到本发明的目的所采取的技术方案如下：

主动侧倾车辆防侧翻控制方法包括如下步骤：

(1)、给定车辆控制参数：车辆许用最大侧向力P_n，车辆信息读取、分析计算、数据传输、侧倾角执行到位所需时长t_n，β₀＝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；

(3)、执行车辆加、减速及方向控制信息；

(4)、车载传感器动态读取车辆瞬时速度v、横摆角速度ω、横摆角加速度ε；

(5)、计算：由P_n＝mv(ω+ε_nt_n)，得车辆许用最大横摆角加速度ε_n＝[P_n/(mv)-ω]/t_n；

如果ε＞ε_n，车辆不侧翻条件为：mg×tanβ_n＝mv[ω+(ε-ε_n)t_n]，由tanβ_n＝v[ω+(ε-ε_n)t_n]/g解算出安全侧倾角β_n，执行侧倾角修正量Δβ＝β_n-β₀，β₀＝β_n、转到步骤(7)；

否则，进行下一步；

(6)、计算：弯道行驶力平衡条件为：mg×tanβ＝mv(ω+εt_n)，由tanβ＝v(ω+εt_n)/g解算出弯道行驶侧倾角β，执行侧倾角修正量Δβ＝β-β₀，β₀＝β、进行下一步；

(7)、读入驾驶意图信息，回到步骤(3)继续；

其中：重力加速度g，车辆侧倾部分质量m。

主动侧倾车辆行驶过程中，动态读取车辆瞬时速度v、横摆角速度ω、横摆角加速度ε，计算消除弯道行驶离心力所需侧倾角β，执行弯道行驶侧倾角β，车辆侧倾、保障行驶稳定性；车辆高速行驶过程中，路面附着力下降引起后轮侧滑、造成车辆甩尾，导致横摆角加速度ε突变，当ε＞ε_n时，预测横摆角速度的变化规律，计算车辆不侧翻安全侧倾角β_n，执行安全侧倾角β_n，车辆侧倾、消除侧翻力mv(ω+εt_n)-P_n，防止车辆侧翻，保障车辆高速行驶安全性。

本发明的有益效果在于，所提出的一种主动侧倾车辆防侧翻控制方法，车辆行驶过程中，计算消除弯道行驶离心力所需侧倾角β，执行弯道行驶侧倾角β，保障车辆稳定行驶；动态读取车辆横摆角加速度，判断横摆角加速度突变量值，预测横摆角速度的变化规律，执行安全侧倾角β_n，防止车辆侧翻，保障车辆安全行驶。

附图说明

图1为主动侧倾车辆防侧翻控制方法流程图；

图2为主动侧倾车辆防侧翻控制方法原理图。

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所示的主动侧倾车辆防侧翻控制方法流程图，主动侧倾车辆防侧翻控制方法包括如下步骤：

(1)、给定车辆控制参数：车辆许用最大侧向力P_n，车辆信息读取、分析计算、数据传输、侧倾角执行到位所需时长t_n，β₀＝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；

(3)、执行车辆加、减速及方向控制信息；

(4)、车载传感器动态读取车辆瞬时速度v、横摆角速度ω、横摆角加速度ε；数据传输至车载ECU；

(5)、ECU计算：由P_n＝mv(ω+ε_nt_n)，得车辆许用最大横摆角加速度ε_n＝[P_n/(mv)-ω]/t_n；

如果ε＞ε_n，车辆不侧翻条件为：mg×tanβ_n＝mv[ω+(ε-ε_n)t_n]，由tanβ_n＝v[ω+(ε-ε_n)t_n]/g解算出安全侧倾角β_n，数据传输至侧倾驱动电机，执行侧倾角修正量Δβ＝β_n-β₀，β₀＝β_n、转到步骤(7)；

否则，进行下一步；

(6)、ECU计算：弯道行驶力平衡条件为：mg×tanβ＝mv(ω+εt_n)，由tanβ＝v(ω+εt_n)/g解算出弯道行驶侧倾角β，数据传输至侧倾驱动电机，执行侧倾角修正量Δβ＝β-β₀，β₀＝β、进行下一步；

(7)、读入驾驶意图信息，回到步骤(3)继续；

其中：重力加速度g、g＝9.8m/s²，车辆侧倾部分质量m。

信号检测和读取方法：车辆瞬时速度v和横摆角速度ω，由WTGAHRS2陀螺仪采集，可检测的速度精度0.1m/s、角速度动态精度0.1°/s；横摆角加速度ε，由JEWELL ASB-1000角加速度计传感器采集，测量精度为0.005rad/s²；试验样车轴距1.58m、轮距0.75m、车高1.38m小型倒三轮车，测得车辆许用最大侧向力P_n＝320N，侧倾角1°执行到位、所需时长约为0.01～0.03s，取t_n＝0.02s，采样频率0.01s。

图2所示的主动侧倾车辆防侧翻控制方法原理图，主动侧倾车辆为倒三轮车，建立右旋正交坐标系XYZ为车辆坐标系，车辆瞬时速度v方向为X正向，垂直于车辆水平面向上为Z正向，横摆角速度ω、横摆角加速度ε右旋矢量Z向为正，弯道行驶侧倾角β和安全侧倾角β_n右旋矢量X向为负，如图2所示，图中v、ω、ε箭头所示为正向；主动侧倾车辆行驶过程中，动态读取车辆瞬时速度v、横摆角速度ω、横摆角加速度ε，计算消除弯道行驶离心力所需侧倾角β，执行弯道行驶侧倾角β，车辆侧倾保障行驶稳定性；车辆高速行驶过程中，路面附着力下降引起后轮侧滑、造成车辆甩尾，引起横摆角加速度ε突变，当ε＞ε_n时，预测横摆角速度的变化规律，计算车辆不侧翻安全侧倾角β_n，执行安全侧倾角β_n，车辆侧倾消除侧翻力mv(ω+εt_n)-P_n，防止车辆侧翻，保障车辆高速行驶安全性。车辆向前行驶时v＞0、执行车辆侧倾，当v≤0时、侧倾驱动电机制动，侧倾系统锁定，倒车不侧倾。

主动侧倾车辆行驶过程中，读取车辆瞬时速度、横摆角速度，计算消除弯道行驶离心力所需侧倾角β，执行弯道行驶侧倾角β、车辆侧倾，保障车辆稳定行驶；读取车辆横摆角加速度、预测横摆角速度的变化规律，执行车辆安全侧倾角β_n，消除侧翻力，防止倒三轮车高速行驶过程中单个后轮所接触的局部地面附着力不足时，引起车辆甩尾、造成车辆侧翻，保障车辆安全行驶。

Claims (1)

1.主动侧倾车辆防侧翻控制方法，其特征在于，包括如下步骤：

(1)、给定车辆控制参数：车辆许用最大侧向力P_n，车辆信息读取、分析计算、数据传输、侧倾角执行到位所需时长t_n，β₀＝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；

(3)、执行车辆加、减速及方向控制信息；

(4)、车载传感器动态读取车辆瞬时速度v、横摆角速度ω、横摆角加速度ε；

(5)、计算：由P_n＝mv(ω+ε_nt_n)，得车辆许用最大横摆角加速度ε_n＝[P_n/(mv)-ω]/t_n；

如果ε＞ε_n，车辆不侧翻条件为：mg×tanβ_n＝mv[ω+(ε-ε_n)t_n]，由tanβ_n＝v[ω+(ε-ε_n)t_n]/g解算出安全侧倾角β_n，执行侧倾角修正量Δβ＝β_n-β₀，β₀＝β_n、转到步骤(7)；

否则，进行下一步；

(6)、计算：弯道行驶力平衡条件为：mg×tanβ＝mv(ω+εt_n)，由tanβ＝v(ω+εt_n)/g解算出弯道行驶侧倾角β，执行侧倾角修正量Δβ＝β-β₀，β₀＝β、进行下一步；

(7)、读入驾驶意图信息，回到步骤(3)继续；

其中：重力加速度g，车辆侧倾部分质量m。

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