CN113619681A - 一种弯道主动稳定控制方法和系统 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及车辆控制技术领域，尤其涉及一种弯道主动稳定控制方法和系统。通过在车辆高速过弯时，主动判断车辆的转向偏差程度，并主动采取弯道主动稳定控制策略，推迟或者取消传统电子稳定性控制系统的介入，减少液压制动的使用，提升车辆制动系统的耐久性；通过对车辆的转向偏差程度进行分级，并采取分层次的弯道主动稳定控制策略，使得车辆的主动稳定控制更加平缓，提升车辆在弯道行驶时的舒适性；通过协调前轮转向机控制器、后轮转向机控制器、电子减振器控制器的使用，采用多维度的控制策略进行协调控制，使车辆高速过弯时的转向偏差得到有效纠正，同时能够大幅提升车辆过弯时的稳定性。
Description
技术领域
本发明涉及车辆控制技术领域，尤其涉及一种弯道主动稳定控制方法和系统。
背景技术
目前汽车操控功能中，通常采用前轮转向方式控制车辆的转向，在车辆转弯过程中由于车速过高以及驾驶员的预判失误，容易出现车辆转向不足或者转向过度的风险，这种情况下轻则车辆失稳，重则引起安全事故。
现有技术通常采用电子稳定性控制系统，通过校对比较当前的方向盘转角和车辆偏摆角来判断车辆是否存在转向不足和转向过度，并主动对轮端施加一定的液压制动力，保证车辆横摆角能在正常可控范围内，进而在转向过程中保持车身稳定性。
但是现有技术使用液压制动来主动对某个或某侧轮端进行增压干预，会在制动时产生噪音，且导致驾驶平顺性变差，同时液压制动介入存在延时，若介入不及时也会导致车辆安全隐患，且频繁激活传统电子稳定性控制系统会对制动系统耐久产生影响。
发明内容
本发明要解决的技术问题是：提供一种弯道主动稳定控制方法和系统，能够在传统电子稳定性控制系统介入之前，主动补偿车辆高速过弯出现的转向偏差，提升车辆在弯道行驶时的稳定性和驾驶舒适性。
为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：
一种弯道主动稳定控制方法，具体包括如下步骤：
S1，根据方向盘转角、车辆偏摆角速度和车速信号计算车辆的转向偏差值；
S2，判断转向偏差值是否超过预设偏差值Y1，若是，则执行前轮转向扭矩叠加，若否，则退出弯道主动稳定控制；
S3，判断转向偏差值是否超过预设偏差值Y2，若是，则在执行前轮转向扭矩叠加的前提下，执行后轮转向角度控制，若否，重新执行步骤S2；
S4，判断转向偏差值是否超过预设偏差值Y3，若是，则在执行前轮转向扭矩叠加和后轮转向角度控制的前提下，同时执行车辆两侧减振器刚度调整，若否，重新执行步骤S3；
S5，重新执行步骤S1；
其中所述预设偏差值Y3＞Y2＞Y1。
进一步的，所述前轮转向扭矩叠加，具体过程为：
S1，主动发送握手信息给前轮转向机控制器；
S2，判断握手是否成功，若握手成功，则将目标叠加扭矩值发送给所述前轮转向机控制器，若握手未成功，则重新执行步骤S1；
S3，所述前轮转向机控制器将所述目标叠加扭矩值传递到前轮电机，改变车辆前轮扭矩，进而改变车辆偏航角度。
进一步的，所述目标叠加扭矩值T＝X*I，其中X为车辆的转向偏差值，I为车辆的固有转动惯量。
进一步的，所述后轮转向角度控制，具体过程为：
S1，主动发送握手信息给后轮转向机控制器；
S2，判断握手是否成功，若握手成功，则将目标转角值发送给所述后轮转向机控制器，若握手未成功，则重新执行步骤S1；
S3，所述后轮转向机控制器将所述目标转角值传递到后轮转向器，改变车辆后轮转向角度，进而改变车辆转弯半径。
进一步的，所述目标转角值w＝(Lm*wm-Ln*wn)/(Lm-Ln)，其中Lm为前轴到质心的距离，Ln为后轴到质心的距离，wm为前轮当前实际转角，wn为后轮当前实际转角。
进一步的，所述车辆两侧减振器刚度调整，具体过程为：
S1，主动发送握手信息给电子减振器控制器；
S2，判断握手是否成功，若握手成功，则将基于模型计算后的目标电流值发送给所述电子减振器控制器，若握手未成功，则重新执行步骤S1；
S3，所述电子减振器控制器执行目标电流，并通过调节车辆两侧减振器的阻尼大小，改变车辆两侧减振器的刚度，保证车辆过弯时的稳定性。
进一步的，所述车辆的转向偏差值，具体计算过程如下：
车辆的转向偏差值X＝∣Y0－Y∣，
其中Y为车辆当前实际偏摆角速度，Y0为目标偏摆角速度。
进一步的，所述目标偏摆角速度，计算过程如下：
目标偏摆角速度Y0＝W*V/L*(1+M*V*V)，
其中W为方向盘转角，V为车速，L为前后轴距，M为标定值。
一种弯道主动稳定控制系统，包括：
信号获取模块，用于获取方向盘转角、车辆偏摆角速度和车速信号，以及车辆当前的前轮转角和后轮转角信号；
弯道主动稳定控制器，用于对获取到的信号进行处理和计算，判断转向偏差发生的程度，并分别发送握手信息和目标叠加扭矩值、目标转角值、目标电流值给对应的前轮转向机控制器、后轮转向机控制器、电子减振器控制器；
前轮转向机控制器，用于接收弯道主动稳定控制器发送的握手信息和目标叠加扭矩值，并将所述目标叠加扭矩值传递到前轮电机，改变车辆前轮扭矩，进而改变车辆偏航角度；
后轮转向机控制器，用于接收弯道主动稳定控制器发送的握手信息和目标转角值，并将所述目标转角值传递到后轮转向器，改变车辆后轮转向角度，进而改变车辆转弯半径；
电子减振器控制器，用于接收弯道主动稳定控制器发送的握手信息和目标电流值，并执行目标电流，通过调节车辆两侧减振器的阻尼大小，改变车辆两侧减振器的刚度，保证车辆过弯时的稳定性。
进一步的，所述弯道主动稳定控制器运行有弯道主动稳定控制程序，所述弯道主动稳定控制器运行所述程序时实现如上所述方法的步骤。
本发明与现有技术相比具有以下主要的优点：
1、通过在车辆高速过弯时，主动判断车辆的转向偏差程度，并主动采取弯道主动稳定控制策略，推迟或者取消传统电子稳定性控制系统的介入，减少液压制动的使用，提升车辆制动系统的耐久性；
2、通过对车辆的转向偏差程度进行分级，并采取分层次的弯道主动稳定控制策略，使得车辆的主动稳定控制更加平缓，减少执行不同主动稳定性干预产生的顿挫感，提升车辆在弯道行驶时的舒适性；
3、通过协调前轮转向机控制器、后轮转向机控制器、电子减振器控制器的使用，采用多维度的控制策略进行协调控制，使车辆高速过弯时的转向偏差得到有效纠正，同时能够大幅提升车辆过弯时的稳定性。
附图说明
图1为本发明弯道主动稳定控制方法逻辑图；
图2为本发明前轮转向扭矩叠加流程图；
图3为本发明后轮转向角度控制流程图；
图4为本发明车辆两侧减振器刚度调整流程图；
图5为本发明弯道主动稳定控制系统示意图。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。此外，下面所描述的本发明各个实施方式中所涉及到的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互组合。
需要指出，根据实施的需要，可将本申请中描述的各个步骤/部件拆分为更多步骤/部件，也可将两个或多个步骤/部件或者步骤/部件的部分操作组合成新的步骤/部件，以实现本发明的目的。
根据本发明实施的一种弯道主动稳定控制方法如图1所示，具体包括以下步骤：
S1，根据方向盘转角、车辆偏摆角速度和车速信号计算车辆的转向偏差值；
S2，判断转向偏差值是否超过预设偏差值Y1，若是，则执行前轮转向扭矩叠加，若否，则退出弯道主动稳定控制；
S3，判断转向偏差值是否超过预设偏差值Y2，若是，则在执行前轮转向扭矩叠加的前提下，执行后轮转向角度控制，若否，重新执行步骤S2；
S4，判断转向偏差值是否超过预设偏差值Y3，若是，则在执行前轮转向扭矩叠加和后轮转向角度控制的前提下，同时执行车辆两侧减振器刚度调整，若否，重新执行步骤S3；
S5，重新执行步骤S1。
其中，所述预设偏差值Y3＞Y2＞Y1，用于区分车辆的转向偏差程度，并根据转向偏差的不同程度，执行不同的弯道主动稳定控制策略。
一、计算车辆的转向偏差值
所述根据方向盘转角、车辆偏摆角速度和车速信号计算车辆的转向偏差值，具体计算过程如下：
车辆的转向偏差值X＝∣Y0－Y∣，
其中，Y为车辆当前实际偏摆角速度，Y0为目标偏摆角速度。
当Y0－Y＞0，说明车辆转向不足；
当Y0－Y＜0，说明车辆转向过度。
进一步的，所述目标偏摆角速度，计算过程如下：
目标偏摆角速度Y0＝W*V/L*(1+M*V*V)，
其中，W为方向盘转角，V为车速，L为前后轴距，M为标定值。
二、执行前轮转向扭矩叠加
如图2所示，所述前轮转向扭矩叠加，具体过程为：
S1，主动发送握手信息给前轮转向机控制器；
S2，判断握手是否成功，若握手成功，则将目标叠加扭矩值发送给所述前轮转向机控制器，若握手未成功，则重新执行步骤S1；
S3，所述前轮转向机控制器将所述目标叠加扭矩值传递到前轮电机，改变车辆前轮扭矩，进而改变车辆偏航角度。
其中，所述目标叠加扭矩值T＝X*I，
式中X为车辆的转向偏差值，I为车辆的固有转动惯量。
三、执行后轮转向角度控制
如图3所示，所述后轮转向角度控制，具体过程为：
S1，主动发送握手信息给后轮转向机控制器；
S2，判断握手是否成功，若握手成功，则将目标转角值发送给所述后轮转向机控制器，若握手未成功，则重新执行步骤S1；
S3，所述后轮转向机控制器将所述目标转角值传递到后轮转向器，改变车辆后轮转向角度，进而改变车辆转弯半径。
其中，所述目标转角值w＝(Lm*wm-Ln*wn)/(Lm-Ln)，
式中Lm为前轴到质心的距离，Ln为后轴到质心的距离，wm为前轮当前实际转角，wn为后轮当前实际转角。
四、执行车辆两侧减振器刚度调整
如图4所示，
S1，主动发送握手信息给电子减振器控制器；
S2，判断握手是否成功，若握手成功，则将基于模型计算后的目标电流值发送给所述电子减振器控制器，若握手未成功，则重新执行步骤S1；
S3，所述电子减振器控制器执行目标电流，并通过调节车辆两侧减振器的阻尼大小，改变车辆两侧减振器的刚度，保证车辆过弯时的稳定性。
其中，所述基于模型计算目标电流值参考国际专利WO2018133809A1《汽车及其主动悬置控制系统和汽车主动减震控制方法》中所述的方法。
采用上述的一种弯道主动稳定控制方法，主要适用于同时搭载前轮转向机、后轮转向机和电子减振器的车辆，通过在车辆高速过弯(车速大于50kph)时，主动判断车辆的转向偏差程度，并主动采取弯道主动稳定控制策略，推迟或者取消传统电子稳定性控制系统的介入，减少液压制动的使用，提升车辆制动系统的耐久性；
通过对车辆的转向偏差程度进行分级，并采取分层次的弯道主动稳定控制策略，使得车辆的主动稳定控制更加平缓，减少执行不同主动稳定性干预产生的顿挫感，提升车辆在弯道行驶时的舒适性；
通过协调前轮转向机控制器、后轮转向机控制器、电子减振器控制器的使用，采用多维度的控制策略进行协调控制，使车辆高速过弯时的转向偏差得到有效纠正，同时能够大幅提升车辆过弯时的稳定性。
基于同一发明构思，本申请实施例还提供了一种弯道主动稳定控制系统，如图5所示，包括：
信号获取模块，用于获取方向盘转角、车辆偏摆角速度和车速信号，以及车辆当前的前轮转角和后轮转角信号；
弯道主动稳定控制器，用于对获取到的信号进行处理和计算，判断转向偏差发生的程度，并分别发送握手信息和目标叠加扭矩值、目标转角值、目标电流值给对应的前轮转向机控制器、后轮转向机控制器、电子减振器控制器；
前轮转向机控制器，用于接收弯道主动稳定控制器发送的握手信息和目标叠加扭矩值，并将所述目标叠加扭矩值传递到前轮电机，改变车辆前轮扭矩，进而改变车辆偏航角度；
后轮转向机控制器，用于接收弯道主动稳定控制器发送的握手信息和目标转角值，并将所述目标转角值传递到后轮转向器，改变车辆后轮转向角度，进而改变车辆转弯半径；
电子减振器控制器，用于接收弯道主动稳定控制器发送的握手信息和目标电流值，并执行目标电流，通过调节车辆两侧减振器的阻尼大小，改变车辆两侧减振器的刚度，保证车辆过弯时的稳定性。
进一步的，所述弯道主动稳定控制器运行有弯道主动稳定控制程序，所述弯道主动稳定控制器运行所述程序时实现上述方法的所有方法步骤或部分方法步骤。
本领域的技术人员容易理解，以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种弯道主动稳定控制方法，其特征在于，具体包括如下步骤：
S1，根据方向盘转角、车辆偏摆角速度和车速信号计算车辆的转向偏差值；
S2，判断转向偏差值是否超过预设偏差值Y1，若是，则执行前轮转向扭矩叠加，若否，则退出弯道主动稳定控制；
S3，判断转向偏差值是否超过预设偏差值Y2，若是，则在执行前轮转向扭矩叠加的前提下，执行后轮转向角度控制，若否，重新执行步骤S2；
S4，判断转向偏差值是否超过预设偏差值Y3，若是，则在执行前轮转向扭矩叠加和后轮转向角度控制的前提下，同时执行车辆两侧减振器刚度调整，若否，重新执行步骤S3；
S5，重新执行步骤S1；
其中所述预设偏差值Y3＞Y2＞Y1。
2.根据权利要求1所述的一种弯道主动稳定控制方法，其特征在于，所述前轮转向扭矩叠加，具体过程为：
S1，主动发送握手信息给前轮转向机控制器；
S2，判断握手是否成功，若握手成功，则将目标叠加扭矩值发送给所述前轮转向机控制器，若握手未成功，则重新执行步骤S1；
S3，所述前轮转向机控制器将所述目标叠加扭矩值传递到前轮电机，改变车辆前轮扭矩，进而改变车辆偏航角度。
3.根据权利要求2所述的一种弯道主动稳定控制方法，其特征在于，所述目标叠加扭矩值T＝X*I，其中X为车辆的转向偏差值，I为车辆的固有转动惯量。
4.根据权利要求1所述的一种弯道主动稳定控制方法，其特征在于，所述后轮转向角度控制，具体过程为：
S1，主动发送握手信息给后轮转向机控制器；
S2，判断握手是否成功，若握手成功，则将目标转角值发送给所述后轮转向机控制器，若握手未成功，则重新执行步骤S1；
S3，所述后轮转向机控制器将所述目标转角值传递到后轮转向器，改变车辆后轮转向角度，进而改变车辆转弯半径。
5.根据权利要求1所述的一种弯道主动稳定控制方法，其特征在于，所述目标转角值w＝(Lm*wm-Ln*wn)/(Lm-Ln)，其中Lm为前轴到质心的距离，Ln为后轴到质心的距离，wm为前轮当前实际转角，wn为后轮当前实际转角。
6.根据权利要求1所述的一种弯道主动稳定控制方法，其特征在于，所述车辆两侧减振器刚度调整，具体过程为：
S1，主动发送握手信息给电子减振器控制器；
S2，判断握手是否成功，若握手成功，则将基于模型计算后的目标电流值发送给所述电子减振器控制器，若握手未成功，则重新执行步骤S1；
S3，所述电子减振器控制器执行目标电流，并通过调节车辆两侧减振器的阻尼大小，改变车辆两侧减振器的刚度，保证车辆过弯时的稳定性。
7.根据权利要求1或3所述的一种弯道主动稳定控制方法，其特征在于，所述车辆的转向偏差值，具体计算过程如下：
车辆的转向偏差值X＝∣Y0－Y∣，
其中Y为车辆当前实际偏摆角速度，Y0为目标偏摆角速度。
8.根据权利要求7所述的一种弯道主动稳定控制方法，其特征在于，所述目标偏摆角速度，计算过程如下：
目标偏摆角速度Y0＝W*V/L*(1+M*V*V)，
其中W为方向盘转角，V为车速，L为前后轴距，M为标定值。
9.一种弯道主动稳定控制系统，其特征在于，包括：
信号获取模块，用于获取方向盘转角、车辆偏摆角速度和车速信号，以及车辆当前的前轮转角和后轮转角信号；
弯道主动稳定控制器，用于对获取到的信号进行处理和计算，判断转向偏差发生的程度，并分别发送握手信息和目标叠加扭矩值、目标转角值、目标电流值给对应的前轮转向机控制器、后轮转向机控制器、电子减振器控制器；
前轮转向机控制器，用于接收弯道主动稳定控制器发送的握手信息和目标叠加扭矩值，并将所述目标叠加扭矩值传递到前轮电机，改变车辆前轮扭矩，进而改变车辆偏航角度；
后轮转向机控制器，用于接收弯道主动稳定控制器发送的握手信息和目标转角值，并将所述目标转角值传递到后轮转向器，改变车辆后轮转向角度，进而改变车辆转弯半径；
电子减振器控制器，用于接收弯道主动稳定控制器发送的握手信息和目标电流值，并执行目标电流，通过调节车辆两侧减振器的阻尼大小，改变车辆两侧减振器的刚度，保证车辆过弯时的稳定性。
10.根据权利要求9所述的一种弯道主动稳定控制系统，其特征在于：所述弯道主动稳定控制器运行有弯道主动稳定控制程序，所述弯道主动稳定控制器运行所述程序时实现如权利要求1～8任一项所述方法的步骤。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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| GR01 | Patent grant | ||
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