一种简易ESC系统及其控制方法与流程

一种简易esc系统及其控制方法
技术领域
1.本技术涉及车辆控制技术领域，具体涉及一种简易esc系统及其控制方法。


背景技术：

2.汽车电子稳定控制系统(esc)是一种用于改善行驶行为的主动安全调节系统，能有效提高汽车侧向稳定性。esc系统依靠相关传感器实时检测汽车行驶状态参数，对汽车行驶状态分析，判断当前驾驶意图，当驾驶意图与汽车运行状态不匹配时，esc系统主动干预，纠正汽车行驶状态，维持汽车侧向稳定性。
3.传统的esc系统需要较为复杂的硬件结构支持，并配合对应的控制策略来进行工作，尽管能实现其功能，但在成本适应性以及系统稳定性上存在一定劣势。
4.因此，现提供一种esc系统技术，以满足当前esc系统改进需求。


技术实现要素：

5.本技术提供一种简易esc系统及其控制方法，基于简单的硬件基础构建简易esc系统，配合特定的控制策略，在保障成本以及降低系统结构复杂度的前提下，可靠的执行esc系统功能，有效保障车辆稳定性。
6.第一方面，本技术提供了一种简易esc系统，所述系统包括：
7.用于监测方向盘转角的转角传感器；
8.横摆传感器，其用于监测车辆横向加速度或横摆角速度；
9.轮速传感器，其用于监测车轮轮速；
10.esc控制器，其用于获取所述转角传感器、所述横摆传感器以及所述轮速传感器的监测数据，并利用配置的桥控模块、abs调节阀、双通单向阀对车轮进行制动控制。
11.进一步的，所述桥控模块内集成进气电磁阀、排气电磁阀、气压传感器；其中，
12.所述横摆传感器集成在所述桥控模块内。
13.进一步的，所述esc控制器还用于基于方向盘转角信号、车轮轮速信号以及横向加速度信号或横摆角速度信号，获得车辆实际运动轨迹、驾驶员期望运动轨迹、横摆角速度理论值以及对应的横摆角速度门限值；
14.所述esc控制器还用于基于所述横摆角速度理论值以及所述对应的横摆角速度门限值，进行发动机限扭控制或车辆制动控制。
15.进一步的，所述esc控制器还用于控制abs调节器，基于车辆储气筒，输出气压至车轮对应的制动气室，进行车辆制动控制。
16.进一步的，所述esc控制器还用于基于方向盘转角信号、车轮轮速信号以及横向加速度信号或横摆角速度信号，获得车轮实际载荷、横摆角速度理论值以及对应的横摆角速度门限值；
17.所述esc控制器还用于基于所述横摆角速度理论值以及所述对应的横摆角速度门限值，进行发动机限扭控制或车辆制动控制。
18.第二方面，本技术提供了一种如第一方面提及的简易esc系统的控制方法，所述方法包括以下步骤：
19.监测方向盘转角的转角传感器、车轮轮速以及车辆横向加速度或横摆角速度；
20.基于所述转角传感器、所述横摆传感器以及所述轮速传感器的监测数据，并利用配置的桥控模块、abs调节阀、双通单向阀对车轮进行制动控制。
21.进一步的，所述桥控模块内集成进气电磁阀、排气电磁阀、气压传感器；其中，
22.所述横摆传感器集成在所述桥控模块内。
23.进一步的，所述方法还包括以下步骤：
24.基于方向盘转角信号、车轮轮速信号以及横向加速度信号或横摆角速度信号，获得车辆实际运动轨迹、驾驶员期望运动轨迹、横摆角速度理论值以及对应的横摆角速度门限值；
25.基于所述横摆角速度理论值以及所述对应的横摆角速度门限值，进行发动机限扭控制或车辆制动控制。
26.进一步的，所述方法还包括以下步骤：
27.控制abs调节器，基于车辆储气筒，输出气压至车轮对应的制动气室，进行车辆制动控制。
28.进一步的，所述方法还包括以下步骤：
29.基于方向盘转角信号、车轮轮速信号以及横向加速度信号或横摆角速度信号，获得车轮实际载荷、横摆角速度理论值以及对应的横摆角速度门限值；
30.基于所述横摆角速度理论值以及所述对应的横摆角速度门限值，进行发动机限扭控制或车辆制动控制。
31.本技术提供的技术方案带来的有益效果包括：
32.本技术基于简单的硬件基础构建简易esc系统，配合特定的控制策略，在保障成本以及降低系统结构复杂度的前提下，可靠的执行esc系统功能，有效保障车辆稳定性。
附图说明
33.术语解释：
34.esc：electronic stability controller，汽车电子稳定控制系统；
35.abs：anti-lock braking system，防抱死制动系统。
36.为了更清楚地说明本技术实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
37.图1为本技术实施例中提供的简易esc系统的气路连接图；
38.图2为本技术实施例中提供的简易esc系统的桥控模块的结构示意图；
39.图3为本技术实施例中提供的简易esc系统中转向不足和转向过度控制流程图；
40.图4为本技术实施例中提供的简易esc系统中防侧翻控制流程图。
具体实施方式
41.为使本技术实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本技术实施例中的附图，对本技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本技术的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本技术保护的范围。
42.以下结合附图对本技术的实施例作进一步详细说明。
43.本技术实施例提供一种简易esc系统及其控制方法，基于简单的硬件基础构建简易esc系统，配合特定的控制策略，在保障成本以及降低系统结构复杂度的前提下，可靠的执行esc系统功能，有效保障车辆稳定性。
44.为达到上述技术效果，本技术的总体思路如下：
45.一种简易esc系统，该系统包括：
46.用于监测方向盘转角的转角传感器；
47.横摆传感器，其用于监测车辆横向加速度或横摆角速度；
48.轮速传感器，其用于监测车轮轮速；
49.esc控制器，其用于获取所述转角传感器、所述横摆传感器以及所述轮速传感器的监测数据，并利用配置的桥控模块、abs调节阀、双通单向阀对车轮进行制动控制。
50.以下结合附图对本技术的实施例作进一步详细说明。
51.第一方面，本技术实施例提供一种简易esc系统，该系统包括：
52.用于监测方向盘转角的转角传感器；
53.横摆传感器，其用于监测车辆横向加速度或横摆角速度；
54.轮速传感器，其用于监测车轮轮速；
55.esc控制器，其用于获取所述转角传感器、所述横摆传感器以及所述轮速传感器的监测数据，并利用配置的桥控模块、abs调节阀、双通单向阀对车轮进行制动控制。
56.本技术实施例中，基于简单的硬件基础构建简易esc系统，配合特定的控制策略，在保障成本以及降低系统结构复杂度的前提下，可靠的执行esc系统功能，有效保障车辆稳定性。
57.进一步的，所述桥控模块内集成进气电磁阀、排气电磁阀、气压传感器；其中，
58.所述横摆传感器集成在所述桥控模块内。
59.本技术实施例中，简易esc系统包括esc控制器、转角传感器、桥控模块、集成在桥控模块内的横摆传感器、abs调节阀、双通单向阀以及轮速传感器；其中，
60.转角传感器用来测量转向盘转角和旋转角速度，安装在转向管柱上，随着转向盘转动；
61.横摆传感器具体可以是横摆角速度传感器或横向加速度传感器，被集成在桥控模块内部，用于监测车辆横向方向的加速度及横摆角速度；
62.轮速传感器用来获取车辆的车速；
63.esc控制器接收各传感器采集到的数据并进行计算，然后跟存储器里面预先设定的数据进行比对，当esc控制器监测到车辆有侧倾或转向不足/过度的风险时，通过桥控模块、abs调节阀、双通单向阀对相应的车轮进行制动，保证车辆具有稳定的行驶状态。
64.桥控模块的内部结构如图2所示，集成进气电磁阀、排气电磁阀、气压传感器，横摆
芯片等，另外，备压电磁阀作为扩充功能预留；
65.其中，图2中的2个端口，标号为2，其含义为2号端口，为输出口，标号为1的端口，为1号端口，其接储气筒，为进气口。
66.esc系统的气路连接图如图1所示，按照控制原理的管路连接原理详解：
67.空气压缩机通过管路和16空气干燥器连接，16空气干燥器和17四回路保护阀连接，17四回路保护阀的21端口和后桥储气筒相连、22端口和前桥储气筒相连、23端口和驻车储气筒相连、24端口和辅助系统相连；后桥储气筒和7脚制动总阀的11端口相连，脚制动总阀的21端口和4双通单向阀的12端口连接，4双通单向阀11端口和1桥控模块2口相连接，4双通单向阀的2口和后回路9继动阀4口相连接；前桥储气筒和7脚制动总阀的12口相连、7脚制动总阀的22端口和3双通单向阀12口相连，3双通单向阀11端口和1桥控模块2口相连接，3双通单向阀2口和前回路2继动阀的4口相连接；1桥控模块的1口接驻车储气筒；
68.前回路2继动阀进气口1和前储气筒相连，2继动阀出气口21和5abs电磁阀1口相连，5abs电磁阀2口和左侧制动气室上端口相连；2继动阀出气口22和6abs电磁阀1口相连，6abs电磁阀2口和右侧制动气室上端口相连；后回路9继动阀进气口1和后储气筒相连，9继动阀出气口21和12abs电磁阀1口相连，12abs电磁阀2口和左侧制动气室11口相连；9继动阀出气口22和11abs电磁阀1口相连，11abs电磁阀2口和右侧制动气室11口相连；
69.驻车回路驻车储气筒和8手控阀进气端口1相连，8手控阀出气端口21和10差动阀42口连接，8手控阀出气端口22和18挂车手控阀11口连接，18挂车手控阀21口和13挂车阀43端口相连，10差动阀41口和9继动阀的4口连接，10差动阀21口和左侧气室12口连接，10差动阀22口和右侧气室12口连接，13挂车阀42口和前回路2继动阀4口相连接，13挂车阀41口和后回路9继动阀4口相连接，13挂车阀21和22回路分别和半挂车供气回路和控制回路相连接。
70.进一步的，所述esc控制器还用于基于方向盘转角信号、车轮轮速信号以及横向加速度信号或横摆角速度信号，获得车辆实际运动轨迹、驾驶员期望运动轨迹、横摆角速度理论值以及对应的横摆角速度门限值；
71.所述esc控制器还用于基于所述横摆角速度理论值以及所述对应的横摆角速度门限值，进行发动机限扭控制或车辆制动控制。
72.进一步的，所述esc控制器还用于控制abs调节器，基于车辆储气筒，输出气压至车轮对应的制动气室，进行车辆制动控制。
73.需要说明的是，esc系统在工作中，转向不足和转向过度控制过程如图3所示：
74.车辆行驶过程中，esc控制器时时监控车辆的运行状况，采集方向盘的转角信号、各车轮的轮速信号、横向加速度信号、横摆角速度信号等输入参数，经esc控制器中程序进行运算，输出车辆的实际运动轨迹、驾驶员期望的运动轨迹、期望的横向加速度、横摆角速度理论值a及对应的门限值a0，将a及a0数据进行对比：
75.当a0＜a＜1.1a0时，esc启动发动机的限扭控制，当横向加速度下降到a≤a0时，esc控制退出，进入新一轮的控制运算；
76.当a≥1.1a0时，esc启动发动机限扭控制及对应车轮的制动控制，直至当横向加速度下降到a≤a0时，esc控制退出，进入新一轮的控制运算。
77.其中，转向不足及过度对应车轮制动控制逻辑：
78.esc控制器依据处理后的信号，向对应的esc功能模块发出控制指令，储气筒气压通过对应的esc功能模块到达对应车轮abs调节器，其它车轮abs调节器进气口关闭，处于保压模式，abs调节器输出气压到对应的制动气室，制动车轮，纠正整车的偏航；
79.具体操作时，可通过单侧一个或两个车轮制动来纠正方向。
80.进一步的，所述esc控制器还用于基于方向盘转角信号、车轮轮速信号以及横向加速度信号或横摆角速度信号，获得车轮实际载荷、横摆角速度理论值以及对应的横摆角速度门限值；
81.所述esc控制器还用于基于所述横摆角速度理论值以及所述对应的横摆角速度门限值，进行发动机限扭控制或车辆制动控制。
82.需要说明的是，esc系统在工作中，防侧翻控制过程如图4所示：
83.车辆行驶过程中，esc控制器时时监控车辆的运行状况，采集方向盘的转角信号、各车轮的轮速信号、横向加速度信号等输入参数，经esc控制器中程序进行运算，输出车辆的实际载荷，期望的横向加速度a及对应的门限值a0，将a及a0数据进行对比：
84.当a0＜a＜1.05a0时，esc启动发动机的限扭控制，当横向加速度下降到a≤0.9a0时，esc控制退出，进入新一轮的控制运算；
85.当a≥1.05a0时，esc启动发动机限扭控制及对应车轮的制动控制，直至当横向加速度下降到a≤0.9a0时，esc控制退出，进入新一轮的控制运算。
86.其中，防侧翻制动介入控制逻辑：
87.esc控制器依据处理后的信号，向对应的esc功能模块发出控制指令，储气筒气压通过esc功能模块到达制动车轮abs调节阀，非制动车轮abs调节阀进气口关闭，处于保压模式，abs调节阀输出气压到制动气室，制动车轮，纠正整车的侧翻；
88.必要时，可通过后桥制动或前后桥同时制动来降低车速。
89.第二方面，本技术实施例在第一方面提及的简易esc系统的技术基础上，提供一种如第一方面提及的简易esc系统的控制方法，所述方法包括以下步骤：
90.s1、监测方向盘转角的转角传感器、车轮轮速以及车辆横向加速度或横摆角速度；
91.s2、基于所述转角传感器、所述横摆传感器以及所述轮速传感器的监测数据，并利用配置的桥控模块、abs调节阀、双通单向阀对车轮进行制动控制。
92.本技术实施例中，基于简单的硬件基础构建简易esc系统，配合特定的控制策略，在保障成本以及降低系统结构复杂度的前提下，可靠的执行esc系统功能，有效保障车辆稳定性。
93.进一步的，所述桥控模块内集成进气电磁阀、排气电磁阀、气压传感器；其中，
94.所述横摆传感器集成在所述桥控模块内。
95.本技术实施例中，简易esc系统包括esc控制器、转角传感器、桥控模块、集成在桥控模块内的横摆传感器、abs调节阀、双通单向阀以及轮速传感器；其中，
96.转角传感器用来测量转向盘转角和旋转角速度，安装在转向管柱上，随着转向盘转动；
97.横摆传感器具体可以是横摆角速度传感器或横向加速度传感器，被集成在桥控模块内部，用于监测车辆横向方向的加速度及横摆角速度；
98.轮速传感器用来获取车辆的车速；
99.esc控制器接收各传感器采集到的数据并进行计算，然后跟存储器里面预先设定的数据进行比对，当esc控制器监测到车辆有侧倾或转向不足/过度的风险时，通过桥控模块、abs调节阀、双通单向阀对相应的车轮进行制动，保证车辆具有稳定的行驶状态。
100.桥控模块的内部结构如图2所示，集成进气电磁阀、排气电磁阀、气压传感器，横摆芯片等，另外，备压电磁阀作为扩充功能预留；
101.其中，图2中的2个端口，标号为2，其含义为2号端口，为输出口，标号为1的端口，为1号端口，其接储气筒，为进气口。
102.esc系统的气路连接图如图1所示，按照控制原理的管路连接原理详解：
103.空气压缩机通过管路和16空气干燥器连接，16空气干燥器和17四回路保护阀连接，17四回路保护阀的21端口和后桥储气筒相连、22端口和前桥储气筒相连、23端口和驻车储气筒相连、24端口和辅助系统相连；后桥储气筒和7脚制动总阀的11端口相连，脚制动总阀的21端口和4双通单向阀的12端口连接，4双通单向阀11端口和1桥控模块2口相连接，4双通单向阀的2口和后回路9继动阀4口相连接；前桥储气筒和7脚制动总阀的12口相连、7脚制动总阀的22端口和3双通单向阀12口相连，3双通单向阀11端口和1桥控模块2口相连接，3双通单向阀2口和前回路2继动阀的4口相连接；1桥控模块的1口接驻车储气筒；
104.前回路2继动阀进气口1和前储气筒相连，2继动阀出气口21和5abs电磁阀1口相连，5abs电磁阀2口和左侧制动气室上端口相连；2继动阀出气口22和6abs电磁阀1口相连，6abs电磁阀2口和右侧制动气室上端口相连；后回路9继动阀进气口1和后储气筒相连，9继动阀出气口21和12abs电磁阀1口相连，12abs电磁阀2口和左侧制动气室11口相连；9继动阀出气口22和11abs电磁阀1口相连，11abs电磁阀2口和右侧制动气室11口相连；
105.驻车回路驻车储气筒和8手控阀进气端口1相连，8手控阀出气端口21和10差动阀42口连接，8手控阀出气端口22和18挂车手控阀11口连接，18挂车手控阀21口和13挂车阀43端口相连，10差动阀41口和9继动阀的4口连接，10差动阀21口和左侧气室12口连接，10差动阀22口和右侧气室12口连接，13挂车阀42口和前回路2继动阀4口相连接，13挂车阀41口和后回路9继动阀4口相连接，13挂车阀21和22回路分别和半挂车供气回路和控制回路相连接。
106.进一步的，该简易esc系统的控制方法还包括以下步骤：
107.基于方向盘转角信号、车轮轮速信号以及横向加速度信号或横摆角速度信号，获得车辆实际运动轨迹、驾驶员期望运动轨迹、横摆角速度理论值以及对应的横摆角速度门限值；
108.基于所述横摆角速度理论值以及所述对应的横摆角速度门限值，进行发动机限扭控制或车辆制动控制。
109.进一步的，该简易esc系统的控制方法还包括以下步骤：
110.控制abs调节器，基于车辆储气筒，输出气压至车轮对应的制动气室，进行车辆制动控制。
111.需要说明的是，esc系统在工作中，转向不足和转向过度控制过程如图3所示：
112.车辆行驶过程中，esc控制器时时监控车辆的运行状况，采集方向盘的转角信号、各车轮的轮速信号、横向加速度信号、横摆角速度信号等输入参数，经esc控制器中程序进行运算，输出车辆的实际运动轨迹、驾驶员期望的运动轨迹、期望的横向加速度、横摆角速
度理论值a及对应的门限值a0，将a及a0数据进行对比：
113.当a0＜a＜1.1a0时，esc启动发动机的限扭控制，当横向加速度下降到a≤a0时，esc控制退出，进入新一轮的控制运算；
114.当a≥1.1a0时，esc启动发动机限扭控制及对应车轮的制动控制，直至当横向加速度下降到a≤a0时，esc控制退出，进入新一轮的控制运算。
115.其中，转向不足及过度对应车轮制动控制逻辑：
116.esc控制器依据处理后的信号，向对应的esc功能模块发出控制指令，储气筒气压通过对应的esc功能模块到达对应车轮abs调节器，其它车轮abs调节器进气口关闭，处于保压模式，abs调节器输出气压到对应的制动气室，制动车轮，纠正整车的偏航；
117.具体操作时，可通过单侧一个或两个车轮制动来纠正方向。
118.进一步的，该简易esc系统的控制方法还包括以下步骤：
119.基于方向盘转角信号、车轮轮速信号以及横向加速度信号或横摆角速度信号，获得车轮实际载荷、横摆角速度理论值以及对应的横摆角速度门限值；
120.基于所述横摆角速度理论值以及所述对应的横摆角速度门限值，进行发动机限扭控制或车辆制动控制。
121.需要说明的是，esc系统在工作中，防侧翻控制过程如图4所示：
122.车辆行驶过程中，esc控制器时时监控车辆的运行状况，采集方向盘的转角信号、各车轮的轮速信号、横向加速度信号等输入参数，经esc控制器中程序进行运算，输出车辆的实际载荷，期望的横向加速度a及对应的门限值a0，将a及a0数据进行对比：
123.当a0＜a＜1.05a0时，esc启动发动机的限扭控制，当横向加速度下降到a≤0.9a0时，esc控制退出，进入新一轮的控制运算；
124.当a≥1.05a0时，esc启动发动机限扭控制及对应车轮的制动控制，直至当横向加速度下降到a≤0.9a0时，esc控制退出，进入新一轮的控制运算。
125.其中，防侧翻制动介入控制逻辑：
126.esc控制器依据处理后的信号，向对应的esc功能模块发出控制指令，储气筒气压通过esc功能模块到达制动车轮abs调节阀，非制动车轮abs调节阀进气口关闭，处于保压模式，abs调节阀输出气压到制动气室，制动车轮，纠正整车的侧翻；
127.必要时，可通过后桥制动或前后桥同时制动来降低车速。
128.需要说明的是，在本技术中，诸如“第一”和“第二”等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个
……”
限定的要素，并不排除在包括要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。
129.以上仅是本技术的具体实施方式，使本领域技术人员能够理解或实现本技术。对这些实施例的多种修改对本领域的技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本技术的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本技术将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所申请的原理和新颖特点相一致的最
宽的范围。