CN117261873B - 一种爆胎车辆应急安全系统及控制方法 - Google Patents

一种爆胎车辆应急安全系统及控制方法 Download PDF

Info

Publication number
CN117261873B
CN117261873B CN202311567845.4A CN202311567845A CN117261873B CN 117261873 B CN117261873 B CN 117261873B CN 202311567845 A CN202311567845 A CN 202311567845A CN 117261873 B CN117261873 B CN 117261873B
Authority
CN
China
Prior art keywords
wheel
vehicle
tire
control
braking
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
CN202311567845.4A
Other languages
English (en)
Other versions
CN117261873A (zh
Inventor
路永婕
韩泽璇
王建西
郑露峰
徐志伟
王桐桐
李皓玉
张俊宁
孙小松
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Shijiazhuang Tiedao University
Original Assignee
Shijiazhuang Tiedao University
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Shijiazhuang Tiedao University filed Critical Shijiazhuang Tiedao University
Priority to CN202311567845.4A priority Critical patent/CN117261873B/zh
Publication of CN117261873A publication Critical patent/CN117261873A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN117261873B publication Critical patent/CN117261873B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60W—CONJOINT CONTROL OF VEHICLE SUB-UNITS OF DIFFERENT TYPE OR DIFFERENT FUNCTION; CONTROL SYSTEMS SPECIALLY ADAPTED FOR HYBRID VEHICLES; ROAD VEHICLE DRIVE CONTROL SYSTEMS FOR PURPOSES NOT RELATED TO THE CONTROL OF A PARTICULAR SUB-UNIT
    • B60W30/00—Purposes of road vehicle drive control systems not related to the control of a particular sub-unit, e.g. of systems using conjoint control of vehicle sub-units, or advanced driver assistance systems for ensuring comfort, stability and safety or drive control systems for propelling or retarding the vehicle
    • B60W30/02—Control of vehicle driving stability
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60W—CONJOINT CONTROL OF VEHICLE SUB-UNITS OF DIFFERENT TYPE OR DIFFERENT FUNCTION; CONTROL SYSTEMS SPECIALLY ADAPTED FOR HYBRID VEHICLES; ROAD VEHICLE DRIVE CONTROL SYSTEMS FOR PURPOSES NOT RELATED TO THE CONTROL OF A PARTICULAR SUB-UNIT
    • B60W10/00—Conjoint control of vehicle sub-units of different type or different function
    • B60W10/04—Conjoint control of vehicle sub-units of different type or different function including control of propulsion units
    • B60W10/08—Conjoint control of vehicle sub-units of different type or different function including control of propulsion units including control of electric propulsion units, e.g. motors or generators
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60W—CONJOINT CONTROL OF VEHICLE SUB-UNITS OF DIFFERENT TYPE OR DIFFERENT FUNCTION; CONTROL SYSTEMS SPECIALLY ADAPTED FOR HYBRID VEHICLES; ROAD VEHICLE DRIVE CONTROL SYSTEMS FOR PURPOSES NOT RELATED TO THE CONTROL OF A PARTICULAR SUB-UNIT
    • B60W10/00—Conjoint control of vehicle sub-units of different type or different function
    • B60W10/18—Conjoint control of vehicle sub-units of different type or different function including control of braking systems
    • B60W10/184—Conjoint control of vehicle sub-units of different type or different function including control of braking systems with wheel brakes
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60W—CONJOINT CONTROL OF VEHICLE SUB-UNITS OF DIFFERENT TYPE OR DIFFERENT FUNCTION; CONTROL SYSTEMS SPECIALLY ADAPTED FOR HYBRID VEHICLES; ROAD VEHICLE DRIVE CONTROL SYSTEMS FOR PURPOSES NOT RELATED TO THE CONTROL OF A PARTICULAR SUB-UNIT
    • B60W2520/00—Input parameters relating to overall vehicle dynamics
    • B60W2520/28—Wheel speed

Abstract

本发明公开了一种爆胎车辆应急安全系统及控制方法，涉及车辆控制及安全轮胎技术领域。该系统包括分布式独立电驱动/制动的四个车轮，车轮通过传动轴连接轮毂电机，轮毂电机电性连接动力电源，动力电源上侧安装有车辆状态传感器和制动稳定性协调控制器，轮毂电机两侧安装有电磁能量回收器且电磁能量回收器电性连接传动轴，轮毂电机和动力电源之间设置有电流传感器，轮毂电机外侧壁安装有车轮轮速传感器，轮毂电机、车轮轮速传感器分别电性连接制动稳定性协调控制器。本发明爆胎车辆应急安全系统及控制方法形成良好配合，实现了爆胎车辆电动化、集成化、智能化的主动安全控制，提高了爆胎车辆的安全性、稳定性、制动性、平顺性及可靠性。

Description

一种爆胎车辆应急安全系统及控制方法
技术领域
本发明涉及车辆控制及安全轮胎技术领域，尤其是一种爆胎车辆应急安全系统及控制方法。
背景技术
随着我国汽车保有量的日益增加，车辆行驶过程中的安全问题受到人们的广泛关注。爆胎作为一种特殊的极端工况会引起车辆运动状态的瞬时改变，驾驶员因生理因素的限制，难对这种突发状况做出及时有效的修正和处理，因此极易引发严重的交通事故。当前，汽车正朝着电动化、智能化、网联化的方向快速转型，但极端工况下车辆的应急安全控制仍然是发展过程中急需改善的环节之一。为解决车辆爆胎后的滑移、甩尾、纵向制动下降等问题，设计一种兼顾稳定性能与制动性能的辅助安全系统是十分必要的。目前已有的爆胎方法和装置存在如下问题：
第一：爆胎方法只考虑车辆偏移轨迹和稳定性的修正，但爆胎后车速没有及时下降到安全范围，且纵向制动性能会有所下降，因此车辆在快速向前行进的过程中仍存在风险，很容易导致碰撞或追尾等事故；
第二：爆胎系统大部分采用液压制动，信号处理及力矩控制过程存在明显的反应滞后现象，而爆胎会造成车辆瞬时的动力学改变，因此无法实现安全、高效、智能的应急处理，且能量利用率有待提高；
第三：爆胎装置硬度和刚度过大且存在严重迟滞性，在行驶过程中会使支撑结构产生塑性变形，且不能及时的发挥作用，车辆的行驶平顺性和修正效果也会受到较大的影响。
发明内容
本发明需要解决的技术问题是提供一种爆胎车辆应急安全系统及控制方法，以解决上述背景技术中存在的问题和不足，爆胎车辆应急安全系统与爆胎制动稳定性协调分配控制方法形成的良好配合，最终实现了爆胎车辆电动化、集成化、智能化的主动安全控制，提高了爆胎车辆的安全性、稳定性、制动性、平顺性及可靠性。
为解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案是：一种爆胎车辆应急安全系统，包括分布式独立电驱动/制动的四个车轮，所述车轮通过传动轴连接轮毂电机，所述轮毂电机电性连接动力电源，所述动力电源上侧安装有车辆状态传感器和制动稳定性协调控制器，所述轮毂电机两侧安装有电磁能量回收器且电磁能量回收器电性连接传动轴，所述轮毂电机和动力电源之间设置有电流传感器，所述轮毂电机外侧壁安装有车轮轮速传感器，所述轮毂电机、车轮轮速传感器分别电性连接制动稳定性协调控制器。
本发明技术方案的进一步改进在于：所述车轮的轮胎采用被动安全充气支撑轮胎，所述被动安全充气支撑轮胎包括轮辋，所述轮辋的端部与胎体相接触，所述轮辋的外侧开有固定槽且固定槽中嵌有蓄电池，所述固定槽的外侧嵌套保护体，所述轮辋的内侧紧密连结可伸缩支撑体，所述蓄电池通过导线连接气体发生器，所述气体发生器通过导线连接控制器，所述保护体外侧装有胎压传感器。
本发明技术方案的进一步改进在于：所述保护体与可伸缩支撑体粘结固定。
本发明技术方案的进一步改进在于：所述可伸缩支撑体底部安装有高强度防护板。
本发明技术方案的进一步改进在于：一种爆胎车辆应急安全控制方法，包括如下步骤：
步骤S1、获取车辆运动状态和各车轮速度：当行驶中的车辆突然发生爆胎，车辆状态传感器、车轮轮速传感器将采集的车辆状态和车轮速度传入制动稳定性协调控制器；
步骤S2、根据车辆状态和车轮速度计算车辆的横摆角速度、质心侧偏角及车轮滑移率；
步骤S3、基于LQR的稳定控制算法对稳定轮轮毂电机进行稳定性控制，其中，稳定轮为爆胎异侧车轮；
步骤S4、基于LTC的制动控制算法对制动轮轮毂电机进行制动性控制，其中，制动轮为除爆胎车轮和爆胎异侧车轮以外的两个车轮。
本发明技术方案的进一步改进在于：所述步骤S2中横摆角速度 的计算公式如下：
，
式中， 为车轮半径，/> ，/> 为内外侧车轮角速度， />为车轮轮距，/> 为车轮转角；
质心侧偏角 的计算公式如下：
，
式中， 为车辆侧向速度， />为车辆纵向速度；
车轮滑移率 的计算公式如下：
，
式中， 为车轮角速度，/> 为车辆速度。
本发明技术方案的进一步改进在于：所述步骤S3中基于LQR 的稳定控制算法对稳定轮轮毂电机进行稳定性控制的具体控制过程如下：
步骤S31、构建理想二自由度车辆模型，具体方程如下：
，
，
式中， 为车辆质量， />为车轮侧偏刚度， />为质心到前轴距离， />为质心到后轴距离，/> 为转动惯量；
步骤S32、车辆实际运动状态与理想运动状态存在偏差，选取质心侧偏角偏差和横摆角速度偏差/> 为控制变量、补偿力矩 />作为控制输出，建立状态空间表达式：
，
令变量 ，输入/> ，根据线性二次型最优控制方法可得：
，
指标函数 为:
，
式中， 为半正定矩阵，/> 为正定矩阵；
当 取最小值时可得到最优控制输入，最优输入下的系数矩阵 />：
，
通过代数黎卡提方程求得常数矩阵 ：
，
上述方程可求得最优补偿力矩 ，最终稳定轮轮毂电机产生的控制力矩为为：
，
式中，为车辆横摆力矩到车轮制动力矩的增益系数。
本发明技术方案的进一步改进在于：所述步骤S4中LTC的制动控制算法包括以车轮滑移率为门限的主控方法和以车轮角加速度为门限的自调方法，具体制动轮轮毂电机制动性控制过程如下：
步骤S41、当车辆在行驶过程中发生爆胎且车速大于10km/h，制动稳定性协调控制器根据车辆状态传感器、车轮轮速传感器采集制动轮车速及轮速信号计算出相应的车轮滑移率和车轮角加速度；
步骤S42、主控方法将滑移率 作为输入，当车轮滑移率低于滑移率的下限/> ，向制动系输出增压命令，当车轮滑移率处于滑移率的下限/> 与滑移率的上限 />之间时，向制动系输出保压命令，当车轮滑移率高于滑移率的上限 />，向制动系输出减压命令；
步骤S43、自调方法将车轮角加速度 作为输入，并对步骤S42 中的增压命令、保压命令或减压命令进行反馈调节，当车轮角加速度低于车轮角加速度的下限/> 时，对其进行正反馈调节，当车轮角加速度处于车轮角加速度的下限 />与车轮角加速度的上限之间时，对其进行零反馈调节，当车轮角加速度高于车轮角加速度的上限/> 时，对其进行负反馈调节；
步骤S44、主控方法和自调方法形成控制信号，制动轮轮毂电机产生相应的控制力矩 ，以达到提高车辆纵向制动性能的目的；
步骤S45、当车速降为10km/h时，制动策略会产生终止信号来中断控制。
由于采用了上述技术方案，本发明取得的技术进步是：
1、发明对传统的稳定差动控制方法进行改进，将车辆状态和车轮轮速作为输入，通过LQR和LTC算法决策出爆胎后维持车辆稳定性与制动性的控制力矩，使爆胎车辆抑制动力学突变同时及时有效的制动并停车；
2、本发明对传统的液压制动系统进行改进，通过分布式四轮独立电驱动/制动来智能高效的实现制动稳定性协调分配力矩控制，并以电磁动能回收方法将多余能量进一步利用，提高了系统的安全性、灵敏性和节能性；
3、本发明对传统的爆胎轮胎内支撑装置进行改进，采用体积小、质量轻、结构简单、灵敏度高、适应性强的被动安全充气支撑装置，成本更低，对原有轮胎设计改动较小并能及时有效可靠的维持原有轮胎性能，进一步提高了爆胎车辆的安全性、稳定性及平顺性。
附图说明
图1是本发明爆胎车辆应急安全控制系统结构示意图；
图2是本发明被动安全充气支撑轮胎结构示意图；
图3是本发明爆胎车辆应急安全控制方法流程示意图；
图4是车轮滑移率 与纵向附着系数 />之间存在的非线性关系图；
图5是本发明基于LTC的制动控制的相关控制流程图；
其中，1、传动轴，2、轮毂电机，3、电磁能量回收器，4、车辆状态传感器，5、动力电源，6、电流传感器，7、车轮轮速传感器，8、制动稳定性协调控制器，9、被动安全充气支撑轮胎，9-1、蓄电池，9-2、保护体，9-3、可伸缩支撑体，9-4、气体发生器，9-5、防护板，9-6、胎体，9-7、控制器，9-8、胎压传感器，9-9、导线，9-10、轮辋。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明做进一步详细说明：
如图1所示，一种爆胎车辆应急安全系统，包括分布式独立电驱动/制动的四个车轮，车轮通过传动轴1连接轮毂电机2，轮毂电机2电性连接动力电源5，动力电源5上侧安装有车辆状态传感器4和制动稳定性协调控制器8，轮毂电机2两侧安装有电磁能量回收器3且电磁能量回收器3电性连接传动轴1，所述轮毂电机2和动力电源5之间设置有电流传感器6，轮胎转动会使电磁能量回收器3产生电流，而电流传感器6则接收并感应电流信号，轮毂电机2外侧壁安装有车轮轮速传感器7，轮毂电机2、车轮轮速传感器7分别电性连接制动稳定性协调控制器8。
如图2所示，本发明车轮的轮胎采用被动安全充气支撑轮胎9，被动安全充气支撑轮胎9包括轮辋9-10，轮辋9-10的端部与胎体9-6相接触，轮辋9-10的外侧开有固定槽且固定槽中嵌有蓄电池9-1，固定槽的外侧嵌套保护体9-2，轮辋9-10的内侧紧密连结可伸缩支撑体9-3，保护体9-2通过粘结的方式将可伸缩支撑体9-3进一步的固定。为防止尖锐物体对支撑体造成二次破坏，可伸缩支撑体9-3底部装有高强度防护板9-5，进一步保证了安全装置的可靠性。蓄电池9-1通过导线9-9连接气体发生器9-4，气体发生器9-4是由包有一层保护层的固体化学药品构成，保护层能够防止固体化学药品与空气接触，起到保护作用。气体发生器9-4通过导线9-9连接控制器9-7，保护体9-2外侧装有胎压传感器9-8。
本系统通过安装于轮毂电机2、动力电源5外壁的车轮轮速传感器7和车辆状态传感器4来实时的采集轮速与状态信息，并以电信号的方式将其传递于制动稳定性协调控制器8，控制器采用爆胎制动稳定性协调分配控制方法计算出相应的车轮稳定与制动力矩，如图3所示。制动稳定性协调控制器8和动力电源5动力向轮毂电机2提供控制信号和电能，最终控制轮毂电机2来实现车辆爆胎后的稳定与制动。为提高能量利用效率，轮毂电机2两侧安装有电磁能量回收器3，车轮转动会产生相应的感应电流，电磁能量回收器3向蓄电池9-1和动力电源5传输电流，电流传感器6进行电流检测和感应。轮胎中的蓄电池9-1和动力电源5将此电能进一步利用以达到能量回收的目的。
被动安全充气支撑轮胎9通过安装于保护体9-2底部的胎压传感器9-8来实时采集胎压信息，并以电信号的方式将其传递于车轮轮速控制器9-7，当车辆在行驶过程中突然发生爆胎，胎体9-6会发生破裂和漏气，车轮轮速控制器9-7会检测到异常信号并与蓄电池9-1之间形成通路，此时气体发生器9-4处经过的电流会引燃固体化学药品，从而瞬间释放大量气体，可伸缩支撑体9-3在气体的影响下瞬间展开，从而实现爆胎轮胎的支撑和保护作用，本发明的轮胎采用充气支撑结构，相较于机械支撑装置有着质量轻、体积小、结构简单、时效性强、可靠性高等优点。
如图3所示，一种爆胎车辆应急安全控制方法，包括如下步骤：
步骤S1、获取车辆运动状态和各车轮速度：当行驶中的车辆突然发生爆胎，车辆状态传感器4、车轮轮速传感器7将采集的车辆状态和车轮速度传入制动稳定性协调控制器8；
步骤S2、根据车辆状态和车轮速度计算车辆的横摆角速度、质心侧偏角及车轮滑移率；
横摆角速度 的计算公式如下：
，
式中， 为车轮半径，/> ，/> 为内外侧车轮角速度， />为车轮轮距， />为车轮转角；
质心侧偏角 的计算公式如下：
，
式中， 为车辆侧向速度， />为车辆纵向速度；
车轮滑移率 的计算公式如下：
，
式中， 为车轮角速度， />为车辆速度。
步骤S3、基于LQR（Linear Quadratic Regulator ，线性二次型调节）的稳定控制算法对稳定轮轮毂电机进行稳定性控制，其中，稳定轮为爆胎异侧车轮；
车辆爆胎会产生影响车辆行驶稳定的附加横摆力矩，为使其维持正常的运动状态，需要对爆胎异侧车轮进行稳定性控制。基于LQR的稳定控制算法能在完整的时域内得到最优的动态性能，具有明确的物理意义。因此本发明以理想二自由度车辆模型为参考，通过此方法对目标函数求解来实现车辆的稳定性控制。
LQR的稳定控制算法的具体控制过程如下：
步骤S31、构建理想二自由度车辆模型，具体方程如下：
，
，
式中， 为车辆质量，/> 为车轮侧偏刚度， />为质心到前轴距离， />为质心到后轴距离， />为转动惯量；
步骤S32、车辆实际运动状态与理想运动状态存在偏差，选取质心侧偏角偏差和横摆角速度偏差 />为控制变量、补偿力矩 />作为控制输出，建立状态空间表达式：
，
令变量 ，输入/> ，根据线性二次型最优控制方法可得：
，
指标函数 为:
，
式中， 为半正定矩阵，/> 为正定矩阵；
当 取最小值时可得到最优控制输入，最优输入下的系数矩阵/> ：
，
通过代数黎卡提方程求得常数矩阵 ：
，
上述方程可求得最优补偿力矩 ，最终稳定轮轮毂电机产生的控制力矩为为：
，
式中，为车辆横摆力矩到车轮制动力矩的增益系数。
步骤S4、基于LTC（Logic Threshold Control，逻辑门限值控制）的制动控制算法对制动轮轮毂电机进行制动性控制，其中，制动轮为除爆胎车轮和爆胎异侧车轮以外的两个车轮。
当爆胎发生时，车辆通常处于高速行驶的运行状态，此时若不做任何干预，较高的车速会使其快速向前运动，很容易冲出车道或与周围车辆发生碰撞，因此需要及时制动停车。基于LTC的制动控制算法具有灵敏、稳定、可靠等特点，本发明对制动轮实施此方法来将车速及时有效的降到安全范围以下，从而保障了爆胎车辆的行驶安全。
为提高爆胎车辆的纵向制动性能，需要将滑移率控制在理想范围内，以保证轮胎与路面之间的纵向附着力最大。试验研究表明，车轮滑移率 与纵向附着系数 />之间存在如图4所示的非线性关系。由图4可知，在不同路面环境下，当滑移率处于0.2左右时，高附着路面、中附着路面和低附着路面的附着系数达到峰值，因此基于LTC的制动控制将理想滑移率定为0.2，其相关控制流程如图5所示。LTC的制动控制算法包括以车轮滑移率为门限的主控方法和以车轮角加速度为门限的自调方法，具体制动轮制动性控制过程如下：
步骤S41、当车辆在行驶过程中发生爆胎且车速大于10km/h，制动稳定性协调控制器8根据车辆状态传感器4、车轮轮速传感器7采集车速及制动轮轮速信号计算出相应的车轮滑移率和车轮角加速度；
步骤S42、主控方法将滑移率 作为输入，当车轮滑移率低于滑移率的下限 />，向制动系输出增压命令，当车轮滑移率处于滑移率的下限/> 与滑移率的上限 />之间时，向制动系输出保压命令，当车轮滑移率高于滑移率的上限 />，向制动系输出减压命令；
步骤S43、自调方法将车轮角加速度 作为输入，并对步骤S42 中的增压命令、保压命令或减压命令进行反馈调节，当车轮角加速度低于车轮角加速度的下限/> 时，对其进行正反馈调节，当车轮角加速度处于车轮角加速度的下限 />与车轮角加速度的上限之间时，对其进行零反馈调节，当车轮角加速度高于车轮角加速度的上限/> 时，对其进行负反馈调节；
步骤S44、主控方法和自调方法形成控制信号，制动轮轮毂电机产生相应的控制力矩 ，以达到提高车辆纵向制动性能的目的；
步骤S45、当车速降为10km/h时，制动策略会产生终止信号来中断控制。
本发明爆胎车辆应急安全系统采用分布式驱动结构，相较于传统的ESP和ABS系统有着更加灵敏、高效、安全和节能等优点，本发明的爆胎车辆应急安全控制方法和爆胎车辆应急安全控制系统属于主动安全措施，被动安全充气支撑轮胎装置属于被动安全措施，主动安全措施和被动安全措施形成的良好配合，最终实现了爆胎车辆电动化、集成化、智能化的主动安全控制，提高了爆胎车辆的安全性、稳定性、制动性、平顺性及可靠性。

Claims (3)

1.一种爆胎车辆应急安全控制方法，其特征在于：应用于一种爆胎车辆应急安全系统，该系统包括分布式独立电驱动/制动的四个车轮，所述车轮通过传动轴(1)连接轮毂电机(2)，所述轮毂电机(2)电性连接动力电源(5)，所述动力电源(5)上侧安装有车辆状态传感器(4)和制动稳定性协调控制器(8)，所述轮毂电机(2)两侧安装有电磁能量回收器(3)且电磁能量回收器(3)电性连接传动轴(1)，所述轮毂电机(2)和动力电源(5)之间设置有电流传感器(6)，所述轮毂电机(2)外侧壁安装有车轮轮速传感器(7)，所述轮毂电机(2)、车轮轮速传感器(7)分别电性连接制动稳定性协调控制器(8)；所述车轮的轮胎采用被动安全充气支撑轮胎(9)，所述被动安全充气支撑轮胎(9)包括轮辋(9-10)，所述轮辋(9-10)的端部与胎体(9-6)相接触，所述轮辋(9-10)的外侧开有固定槽且固定槽中嵌有蓄电池(9-1)，所述固定槽的外侧嵌套保护体(9-2)，所述轮辋(9-10)的内侧紧密连结可伸缩支撑体(9-3)，所述保护体(9-2)与可伸缩支撑体(9-3)粘结固定，所述可伸缩支撑体(9-3)底部安装有高强度防护板(9-5)，所述蓄电池(9-1)通过导线(9-9)连接气体发生器(9-4)，所述气体发生器(9-4)通过导线(9-9)连接控制器(9-7)，所述保护体(9-2)外侧装有胎压传感器(9-8)；
爆胎车辆应急安全控制方法包括如下步骤：步骤S1、获取车辆运动状态和各车轮速度：当行驶中的车辆突然发生爆胎，车辆状态传感器(4)、车轮轮速传感器(7)将采集的车辆状态和车轮速度传入制动稳定性协调控制器(8)；
步骤S2、根据车辆状态和车轮速度计算车辆的横摆角速度、质心侧偏角及车轮滑移率；
步骤S3、基于LQR的稳定控制算法对稳定轮轮毂电机进行稳定性控制，其中，稳定轮为爆胎异侧车轮；
步骤S4、基于LTC的制动控制算法对制动轮轮毂电机进行制动性控制，其中，制动轮为除爆胎车轮和爆胎异侧车轮以外的两个车轮；
具体制动轮轮毂电机制动性控制过程如下：
步骤S41、当车辆在行驶过程中发生爆胎且车速大于10km/h，制动稳定性协调控制器(8)根据车辆状态传感器(4)、车轮轮速传感器(7)采集制动轮车速及轮速信号计算出相应的车轮滑移率和车轮角加速度；
步骤S42、主控方法将滑移率Si作为输入，当车轮滑移率低于滑移率的下限S1，向制动系输出增压命令，当车轮滑移率处于滑移率的下限S1与滑移率的上限S2之间时，向制动系输出保压命令，当车轮滑移率高于滑移率的上限S2，向制动系输出减压命令；
步骤S43、自调方法将车轮角加速度Ai作为输入，并对步骤S42中的增压命令、保压命令或减压命令进行反馈调节，当车轮角加速度低于车轮角加速度的下限A1时，对其进行正反馈调节，当车轮角加速度处于车轮角加速度的下限A1与车轮角加速度的上限A2之间时，对其进行零反馈调节，当车轮角加速度高于车轮角加速度的上限A2时，对其进行负反馈调节；
步骤S44、主控方法和自调方法形成控制信号，制动轮轮毂电机产生相应的控制力矩Tb，以达到提高车辆纵向制动性能的目的；
步骤S45、当车速降为10km/h时，制动策略会产生终止信号来中断控制。
2.根据权利要求1所述的一种爆胎车辆应急安全控制方法，其特征在于：所述步骤S2中横摆角速度ω的计算公式如下：
式中，R为车轮半径，u1，u2为内外侧车轮角速度，D为车轮轮距，δ为车轮转角；
质心侧偏角β的计算公式如下：
式中，vy为车辆侧向速度，vx为车辆纵向速度；
车轮滑移率Si的计算公式如下：
式中，ui为车轮角速度，v为车辆速度。
3.根据权利要求1所述的一种爆胎车辆应急安全控制方法，其特征在于：所述步骤S3中基于LQR的稳定控制算法对稳定轮轮毂电机进行稳定性控制的具体控制过程如下：
步骤S31、构建理想二自由度车辆模型，具体方程如下：
式中，m为车辆质量，Cy为车轮侧偏刚度，a为质心到前轴距离，b为质心到后轴距离，Iz为转动惯量；
步骤S32、车辆实际运动状态与理想运动状态存在偏差，选取质心侧偏角偏差Δβ和横摆角速度偏差Δω作为控制变量、补偿力矩ΔM作为控制输出，建立状态空间表达式：
令变量X＝(Δβ,Δω)，输入u＝ΔM，根据线性二次型最优控制方法可得：
u＝-KX
指标函数J为:
式中，Q为半正定矩阵，Rs为正定矩阵；
当J取最小值时可得到最优控制输入，最优输入下的系数矩阵K：
通过代数黎卡提方程求得常数矩阵P：
上述方程可求得最优补偿力矩ΔM，最终稳定轮轮毂电机产生的控制力矩为Ts为：
Ts＝εΔM
式中，ε为车辆横摆力矩到车轮制动力矩的增益系数。
CN202311567845.4A 2023-11-23 2023-11-23 一种爆胎车辆应急安全系统及控制方法 Active CN117261873B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202311567845.4A CN117261873B (zh) 2023-11-23 2023-11-23 一种爆胎车辆应急安全系统及控制方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202311567845.4A CN117261873B (zh) 2023-11-23 2023-11-23 一种爆胎车辆应急安全系统及控制方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN117261873A CN117261873A (zh) 2023-12-22
CN117261873B true CN117261873B (zh) 2024-02-02

Family

ID=89220053

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202311567845.4A Active CN117261873B (zh) 2023-11-23 2023-11-23 一种爆胎车辆应急安全系统及控制方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN117261873B (zh)

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101407179A (zh) * 2008-11-28 2009-04-15 清华大学 有防抱死制动功能的混合制动系统及控制方法
CN202952783U (zh) * 2012-10-22 2013-05-29 李光辉 车用轮胎智能调压防爆装置
CN105799549A (zh) * 2016-04-28 2016-07-27 江苏大学 一种用于电动轮汽车eps与dyc集成控制系统及其方法
CN111152834A (zh) * 2020-01-10 2020-05-15 大连理工大学 一种基于阿克曼转向修正的电动汽车电子差速控制方法
CN116691235A (zh) * 2023-07-18 2023-09-05 江苏久祥科技有限公司 一种汽车用安全防爆轮胎

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101407179A (zh) * 2008-11-28 2009-04-15 清华大学 有防抱死制动功能的混合制动系统及控制方法
CN202952783U (zh) * 2012-10-22 2013-05-29 李光辉 车用轮胎智能调压防爆装置
CN105799549A (zh) * 2016-04-28 2016-07-27 江苏大学 一种用于电动轮汽车eps与dyc集成控制系统及其方法
CN111152834A (zh) * 2020-01-10 2020-05-15 大连理工大学 一种基于阿克曼转向修正的电动汽车电子差速控制方法
CN116691235A (zh) * 2023-07-18 2023-09-05 江苏久祥科技有限公司 一种汽车用安全防爆轮胎

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
驾驶员在环的爆胎车辆主动安全控制研究;韩泽旋等;《石家庄铁道大学学报（自然科学版）》;第第36卷卷(第第2期期);第89-95页 *

Also Published As

Publication number Publication date
CN117261873A (zh) 2023-12-22

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US20220169121A1 (en) Vehicle dynamics control in electric drive vehicles
CN108237950B (zh) 车辆的控制方法、系统及车辆
EP3347228B1 (en) Electric vehicle with and method, controller and computer programm for a braking system
US10967870B2 (en) Hill descent system for vehicle and control method thereof
US10046643B2 (en) Braking force control apparatus for a vehicle
US6988779B2 (en) Hybrid vehicle
CN100475596C (zh) 车辆再生制动控制设备及方法
CN102658812B (zh) 一种电驱动汽车混合制动相平面防抱死控制方法
CN102267459B (zh) 一种电机驱动车辆的驱动防滑调节控制方法
US8190344B2 (en) Optimization of vehicle stability and steering during a regenerative braking event
KR101697809B1 (ko) 브레이킹 및 드라이빙 동작들로 드라이빙 역학에 영향을 미치는 방법 및 브레이킹 시스템
CN104175902A (zh) 电动轮汽车轮毂电机转矩分配系统的转矩分配控制方法
CN106608201A (zh) 电动车辆及其主动安全控制系统和方法
JP2004104991A (ja) 回生制動を持つ車両の独立制動及び操縦性の制御方法及びシステム
US20230339456A1 (en) Method and apparatus for front and rear driving torque distribution of vehicle, and vehicle
JP2004099029A (ja) 回生制動を持つ車両の制動及び操縦性制御方法及びシステム
KR20130013482A (ko) 인휠 모터를 이용한 차량 제어 방법
CN102991479A (zh) 用于混合动力电动车辆的再生制动系统及相应方法
CN110509915B (zh) 一种基于时变速度的四轮驱动汽车横向稳定性控制方法
JP2005028934A (ja) 車両姿勢制御装置
CN210337596U (zh) 电动汽车分布式驱动电子差速控制装置及电动汽车
CN116512934A (zh) 实现三电机四驱电动汽车能耗优化的扭矩分配控制方法
CN109552314B (zh) 一种用于新能源汽车esc的协同控制系统
JP2012056367A (ja) 電動車両の制御装置
CN112549987B (zh) 一种基于驱动-制动复合控制的汽车轮间差速转向方法

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant