CN115339434A - 一种稳定车身的方法和系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及稳定车身技术领域，提供一种稳定车身的方法及系统，包括：采集所述车辆的实际车速v及所述车辆的实际转速N；根据预设的滑移率s、轮胎半径r和转动比i计算出电机的期望转速N_期望，将N与N_期望作比较，根据比较结果采用扭矩模式；或控制电机转速，稳定车身。本发明通过实时采集车辆车速、转速等信息，判断车辆当前的行驶状态是否失稳，再根据判断结果控制电机转速，使车身快速恢复稳定状态，提高了汽车的安全性和稳定性。

Description

一种稳定车身的方法和系统

技术领域

本发明属于汽车中稳定车身领域，具体涉及一种一种稳定车身的方法及系统。

背景技术

随着新能源汽车技术的发展，国家的政策的支持，市面上新能源汽车占有量越来越大，新能源汽车电动机的控制技术也越来越成熟，也日趋多样化，但大多数都只采用扭矩控制。通常汽车在行驶过程中遇到打滑等安全问题，也主要是由底盘来控制，但控制系统往往都是在车身失稳的时候才能激活底盘，这种后馈的控制方式，整个控制系统需要较长的信息传递途径，不能够即时解决打滑失稳的安全问题，给驾乘人员带来了安全隐患，降低了他们的用车满意程度。

发明内容

本发明的目的是：本发明目的在于克服现有的技术不足，提供一种通过控制电机转速的方式来提前控制车辆打滑失稳的问题，快速稳定车身，提高汽车的安全性。

本发明的技术方案如下：

一种稳定车身的方法，所述稳定车身的方法包括：

采集所述车辆的实际车速v及所述车辆的实际转速N；

根据预设的滑移率s、轮胎半径r和转动比i计算出电机的期望转速N_期望，公式如下：

将N与N_期望作比较，根据比较结果采用扭矩模式；

或控制电机的转速，稳定车身。

进一步，所述车速v和所述车辆的实际转速N采集对象为所述车辆的从动轮。

进一步，所述稳定车身的方法包括：

当N>Nmax，控制电机降低电机的转速，使Nmin<N<Nmax。

进一步，所述稳定车身的方法还包括：

采集电机的输出扭矩T；

采集所述扭矩模式的需求扭矩T_需求；

比较输出扭矩T和需求扭矩T_需求的大小；

当T＝T_需求时，采用扭矩模式。

进一步，所述稳定车身的方法包括：

当N<Nmin，控制电机提高电机的转速，使Nmin<N<Nmax防止车辆抱死，稳定车身。

进一步，所述稳定车身的方法还包括：

采集电机的输出扭矩T；

采集所述车辆的制动力扭矩T_制动力；

根据预设在所述车辆中的最大静摩擦力的扭矩T_{最大静摩擦力}，判断所述T、T_制动力和T最大静摩擦是否满足以下公式：

T_{最大静摩擦力}＝T_制动力-T

若满足，则进入扭矩模式。

一种稳定车身的系统，应用在所述车辆的电机上，所述稳定车身系统包括：

信号采集模块，用于采集所述车辆的车速v和电机转速N；所述信号采集模块包括车速传感器和电机转速传感器；

与所述信号采集模块电连接的车身稳定控制器，用于根据预设在所述车辆内的滑移率s、轮胎半径r和转动比i计算出电机的期望转速N_期望

判断所述电机转速N是否满足Nmin<N<Nmax；并将比较结果发送至；

与所述车身稳定控制器电连接的控制单元，所述控制单元用于控制电机采用扭矩模式；

或控制电机转速使其满足Nmin<N<Nmax。

进一步，所述车速传感器安装在所述车辆的从动轮上，用于采集所述车辆从动轮的车速。

进一步，所述信号采集模块还包括用于采集所述电机输出扭矩T的输出扭矩传感器和用于采集所述扭矩模式下需求扭矩T_需求的需求扭矩传感器；

所述车身稳定控制器还用于比较所述输出扭矩T和需求扭矩T_需求的大小并输出结果至控制单元；

当T＝T_需求时，所述控制单元控制电机采用扭矩模式；

否则，所述控制单元控制电机转速使其满足Nmin<N<Nmax。

进一步，所述信号采集模块还包括用于采集所述车辆制动力扭矩T_制动力的制动力扭矩传感器；

所述车身稳定控制器还用于根据预设在所述车辆中的最大静摩擦力的扭矩T_{最大静摩擦力}，判断所述T、T_制动力和T最大静摩擦是否满足以下公式，并将判断结果输出至控制单元：

T_{最大静摩擦力}＝T_制动力-T

若满足，所述控制单元控制电机采用扭矩模式；

否则，所述控制单元控制电机转速使其满足Nmin<N<Nmax。

采用上述技术方案的发明，具有如下优点：

本发明通过实时采集车辆车速、转速等信息，判断车辆当前的行驶状态是否失稳，再根据判断结果控制电机转速，使车身快速恢复稳定状态，提高了汽车的安全性和稳定性。

附图说明

本发明可以通过附图给出的非限定性实施例进一步说明；

图1是本发明一种稳定车身的方法实施例1的流程图；

图2是本发明一种稳定车身的方法实施例1的流程图；

图3是本发明一种稳定车身的系统的流程框图；

图中，1-稳定车身系统，2-信号采集模块，3-车身稳定控制器，4-控制单元， 5-电机。

具体实施方式

以下将结合附图和具体实施例对本发明进行详细说明，需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明中的实施方式及实施方式中的特征可以相互组合。在附图或说明书描述中，相似或相同的部分都使用相同的图号，附图中未绘示或描述的实现方式，为所属技术领域中普通技术人员所知的形式。另外，实施例中提到的方向用语，例如“上”、“下”、“顶”、“底”、“左”、“右”、“前”、“后”等，仅是参考附图的方向，并非用来限制本发明的保护范围。

参见图1，本发明提出了一种稳定车身的方法，所述稳定车身的方法包括：

采集所述车辆的实际车速v及所述车辆的实际转速N；根据预设在所述车辆内的滑移率s、轮胎半径r和转动比i计算出电机5的期望转速N_期望，公式如下：

将N与N_期望作比较，根据比较结果决定采用扭矩模式；或控制电机的转速，稳定车身。

本发明通过采集车辆的实际转速N，将N_期望与N比较，进而根据比较结果控制车辆的电机5，使车身稳定，提高了汽车的安全性。本发明中扭矩模式为现有技术，控制单元4利用内置程序以加速踏板开度与车速为条件控制电机5 输出扭矩，从而控制车辆的实际转速N。

本发明中，车速v和车辆的实际转速N采集对象为车辆的从动轮。由于汽车行驶中，遇到打滑、失稳等情况时，驱动轮的转速会急剧变化，但驱动轮的变化并不能代表整车的转速和车速情况。而从动轮不为车辆提供动力，不输出功率和扭矩，它是在驱动轮带动整车运动时，随着整车运动而被动运动，所以从动轮更能代表整车的转速和车速情况。通过采集车辆从动轮的实际转速N，使得到的实际转速N更可靠更精确，进一步稳定了车身，提高了汽车的安全性。

实施例1，本发明中，稳定车身的方法包括：

当N>Nmax，退出扭矩模式，控制电机5降低电机的转速，使 Nmin<N<Nmax。

当N>Nmax时，表示此时的车辆打滑，车轮空转严重，电机5退出扭矩模式不再执行驾驶员的扭矩需求。进一步，通过控制电机5降低电机的转速，使电机的转速保持在，此时实际车速v所对应的期望转速N_期望最小值和最大值之间，从而保证车辆行驶的安全性，使车辆脱离失稳状态，恢复稳定状态，提高了车辆的稳定性。

在上述方案的基础上，稳定车身的方法还包括：

采集电机5的输出扭矩T；采集所述扭矩模式的需求扭矩T_需求；比较输出扭矩T和需求扭矩T_需求的大小；当T＝T_需求时，采用扭矩模式。

本发明中，当车辆从打滑状态恢复稳定状态，Nmin<N<Nmax时，本方法开始比较输出扭矩T和需求扭矩T_需求的大小，当T＝T_需求时说明此时车辆的状态已经稳定，且此时驾驶员的扭矩需求也满足稳定车身的要求，所以电机5继续采用扭矩模式，执行驾驶员的扭矩需求。这样设置，提高车身稳定性的前提下，提高了用户的用车感受度。

实施例2，本发明中，稳定车身的方法包括：

当N<Nmin，退出扭矩模式，并控制电机5提高电机的转速，使 Nmin<N<Nmax防止车辆抱死，稳定车身。

当N<Nmin时，表示此时车辆遇到情况正在制动减速，且车轮制动力力使车轮与地面产生滑动摩擦，车轮有抱死的风险。电机5退出扭矩模式，不再执行驾驶员的扭矩需求。进一步，通过提高电机的转速，使车轮不再与地面滑动摩擦，尽量使车轮与地面滚动摩擦，增加车轮与地面的摩擦力，使车辆减速，最终使Nmin<N<Nmax，从而提高了车身的稳定性，提高了车辆的安全性。

在上述方案的基础上，稳定车身的方法还包括：

采集电机5的输出扭矩T；采集所述车辆的制动力扭矩T_制动力；

根据预设在所述车辆中的最大静摩擦力的扭矩T_{最大静摩擦力}，判断所述T、T_制动力和T最大静摩擦是否满足以下公式：

T_{最大静摩擦力}＝T_制动力-T

若满足，则进入扭矩模式。

根据汽车理论知识，制动时汽车车轮与地面发生滑动摩擦，说明汽车的制动扭矩超过了地面与车辆间的最大静摩擦扭矩，此时地面与汽车车轮产生的滑动摩擦扭矩小于地面与车轮产生的最大静摩擦扭矩，这里的最大静摩擦扭矩可以看做滚动摩擦扭矩。

所以需要控制电机5提高电机的转速，使汽车车轮与地面由滑动摩擦扭矩转变成滚动摩擦扭矩，即最大静摩擦扭矩，以获得最大的减速扭矩。当T_{最大静摩擦力}＝T_制动力-T时退出转速控制模式，重新进入扭矩控制模式根据驾驶员的需求扭矩控制电机5输出扭矩，等待下一个循环。此过程可以代替底盘ABS制动防抱死系统的功能，此功能比ABS制动防抱死系统功能更加灵敏，能够提前发现车轮有抱死的风险，及时调整车轮的转速。

本发明还提供一种稳定车身的系统，应用在所述车辆的电机5上，该稳定车身系统1包括：

信号采集模块2，用于采集所述车辆的车速v和电机的转速N；信号采集模块2包括车速传感器和电机的转速传感器；使用时，信号采集模块2采集实时的车速v和电机的转速N，并将采集到的数据发送至车身稳定器；

与信号采集模块2电连接的车身稳定控制器3，用于根据预设在所述车辆内的滑移率s、轮胎半径r和转动比i计算出电机5的期望转速N_期望

判断所述电机的转速N是否满足Nmin<N<Nmax；并将比较结果发送至与车身稳定控制器3电连接的控制单元4，控制单元4用于控制电机5采用扭矩模式；

或控制电机的转速使其满足Nmin<N<Nmax。

使用时，车身稳定器根据电机的转速N与N期望的进行比较，并将比较结果发送至控制单元4，控制单元4再根据比较结果对电机5进行控制。如果比较结果为Nmin<N<Nmax，则控制单元4控制电机5采用扭矩模式，根据驾驶员的需求扭矩控制电机5的输出扭矩，进而控制电机5的转速。

若N<Nmin或N>Nmax，控制单元4控制电机5退出扭矩模式，不再根据驾驶员的需求扭矩控制电机5的输出扭矩，而是直接控制电机的转速，增加转速或减少转速，使电机5的输出扭矩N满足Nmin<N<Nmax，从而稳定车身，提高车辆的安全性。

在上述方案的基础上，车速传感器和电机的转速传感器安装在车辆的从动轮上，用于采集车辆从动轮的车速v和电机的转速N。从动轮不为车辆提供动力，不输出功率和扭矩，它是在驱动轮带动整车运动时，随着整车运动而被动运动，所以从动轮更能代表整车的转速和车速情况。通过采集车辆从动轮的实际转速N，使得到的实际转速N更可靠更精确，进一步稳定了车身，提高了汽车的安全性。

实施例3，本发明中，稳定车身的系统中：

信号采集模块2还包括和输出扭矩传感器，需求扭矩传感器用于采集扭矩模式下，驾驶员的需求扭矩T_需求，输出扭矩传感器用于采集电机5输出扭矩T；

车身稳定控制器3还用于比较所述输出扭矩T和需求扭矩T_需求的大小并输出结果至控制单元4；

当T＝T_需求时，所述控制单元4控制电机5采用扭矩模式；

否则，所述控制单元4控制电机的转速使其满足Nmin<N<Nmax。

使用时，信号采集模块2除了采集车速v和电机的转速N以外，还设置有采集扭矩模式下，驾驶员需求扭矩T_需求数值的需求扭矩传感器，以及采集电机 5输出扭矩T的输出扭矩传感器。车身稳定控制器3通过比较T_需求和T的大小，并将比较结果发送至控制单元4对电机5进行控制。当T＝T_需求时，说明此时的车身比较稳定，驾驶员的需求扭矩也较为合理，所以此时可以使电机5采用扭矩模式，根据驾驶员的需求扭矩输出扭矩，从而控制电机5的转速。当T≠T_需求时，说明此时车身还没稳定，需要控制单元4继续控制电机5的转速，使电机的转速满足Nmin<N<Nmax，从而达到稳定车身的技术效果。

实施例4，本发明稳定车身的系统中：

信号采集模块2还包括制动力扭矩传感器，用于采集车辆制动力扭矩T_制动力；

车身稳定控制器3还用于根据预设在所述车辆中的最大静摩擦力的扭矩T_{最大静摩擦力}，判断所述T、T_制动力和T最大静摩擦是否满足以下公式，并将判断结果输出至控制单元4：

T_{最大静摩擦力}＝T_制动力-T

若满足，控制单元4控制电机5采用扭矩模式；

否则，控制单元4控制电机的转速使其满足Nmin<N<Nmax。

当T_{最大静摩擦力}＝T_制动力-T时，说明此时车辆已经达到稳定，驾驶员的操作也较为合理、安全，此时控制单元4控制电机5采用扭矩模式，根据驾驶员的需求扭矩控制电机5输出扭矩。当T_{最大静摩擦力}≠T_制动力-T时，说明此时，汽车车身还处于失稳的状态，需要控制单元4继续控制电机的转速，使电机的转速N满足 Nmin<N<Nmax。

以上对本发明提供的一种稳定车身的方法及系统进行了详细介绍。具体实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以对本发明进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本发明权利要求的保护范围内。

Claims (10)

1.一种稳定车身的方法，其特征在于，所述稳定车身的方法包括：

采集所述车辆的实际车速v及所述车辆的实际转速N；

根据预设的滑移率s、轮胎半径r和转动比i计算出电机(5)的期望转速N_期望，公式如下：

将N与N_期望作比较，根据比较结果采用扭矩模式；

或控制电机的转速，稳定车身。

2.根据权利要求1所述一种稳定车身的方法，其特征在于：

所述车速v和所述车辆的实际转速N采集对象为所述车辆的从动轮。

3.根据权利要求2所述一种稳定车身的方法，其特征在于，所述稳定车身的方法包括：

当N＞Nmax，控制电机(5)降低电机的转速，使Nmin＜N＜Nmax。

4.根据权利要求3所述一种稳定车身的方法，其特征在于，所述稳定车身的方法还包括：

采集电机(5)的输出扭矩T；

采集所述扭矩模式的需求扭矩T_需求；

比较输出扭矩T和需求扭矩T_需求的大小；

当T＝T_需求时，采用扭矩模式。

5.根据权利要求2所述一种稳定车身的方法，其特征在于，所述稳定车身的方法包括：

当N＜Nmin，控制电机(5)提高电机的转速，使Nmin＜N＜Nmax，防止车辆抱死，稳定车身。

6.根据权利要求5所述一种稳定车身的方法，其特征在于，所述稳定车身的方法还包括：

采集电机(5)的输出扭矩T；

采集所述车辆的制动力扭矩T_制动力；

根据预设在所述车辆中的最大静摩擦力的扭矩T_{最大静摩擦力}，判断所述T、T_制动力和T最大静摩擦是否满足以下公式：

T_{最大静摩擦力}＝T_制动力-T

若满足，则进入扭矩模式。

7.一种稳定车身的系统，应用在所述车辆的电机(5)上，其特征在于，所述稳定车身系统(1)包括：

信号采集模块(2)，用于采集所述车辆的车速v和电机的转速N；所述信号采集模块(2)包括车速传感器和电机的转速传感器；

与所述信号采集模块(2)电连接的车身稳定控制器(3)，用于根据预设在所述车辆内的滑移率s、轮胎半径r和转动比i计算出电机(5)的期望转速N期望

判断所述电机的转速N是否满足Nmin＜N＜Nmax；并将比较结果发送至；

与所述车身稳定控制器(3)电连接的控制单元(4)，所述控制单元(4)用于控制电机(5)采用扭矩模式；

或控制电机的转速使其满足Nmin＜N＜Nmax。

8.根据权利要求7所述一种稳定车身的系统，其特征在于：

所述车速传感器安装在所述车辆的从动轮上，用于采集所述车辆从动轮的车速。

9.根据权利要求8所述一种稳定车身的系统，其特征在于：

所述信号采集模块(2)还包括用于采集所述电机(5)输出扭矩T的输出扭矩传感器和用于采集所述扭矩模式下需求扭矩T_需求的需求扭矩传感器；

所述车身稳定控制器(3)还用于比较所述输出扭矩T和需求扭矩T_需求的大小并输出结果至控制单元(4)；

当T＝T_需求时，所述控制单元(4)控制电机(5)采用扭矩模式；

否则，所述控制单元(4)控制电机的转速使其满足Nmin＜N＜Nmax。

10.根据权利要求9所述一种稳定车身的系统，其特征在于：

所述信号采集模块(2)还包括用于采集所述车辆制动力扭矩T_制动力的制动力扭矩传感器；

所述车身稳定控制器(3)还用于根据预设在所述车辆中的最大静摩擦力的扭矩T_{最大静摩擦力}，判断所述T、T_制动力和T最大静摩擦是否满足以下公式，并将判断结果输出至控制单元(4)：

T_{最大静摩擦力}＝T_制动力-T

若满足，所述控制单元(4)控制电机(5)采用扭矩模式；

否则，所述控制单元(4)控制电机的转速使其满足Nmin＜N＜Nmax。

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