一种车辆防侧翻控制方法、系统、装置、设备及存储介质与流程

1.本发明属于汽车转向领域，涉及一种车辆防侧翻控制方法、系统、装置、设备及存储介质。


背景技术：

2.随着经济的迅速发展，如今汽车已经逐渐成为人们生活中不可或缺的交通工具，普及程度越来越高。近年来，随着汽车行业的蓬勃发展，大型suv和货运车辆等的保有量持续增加，由于这些车辆重心较高，侧翻风险性较大，根据数据显示，2020年发生的汽车侧翻交通事故达6万多起，而在这些侧翻事故中，死亡率约为19.1％，因此汽车侧翻对车内的驾乘人员生命财产的危害极大。
3.目前在防侧翻领域主要运用的防侧翻控制方法有主动转向、差速制动和主动/半主动悬架，在侧翻评价指标方面普遍采用的是基于侧倾角速度的横向载荷转移率(ltr)侧翻评价方法。其中主动转向方式进行的防侧翻控制主要是通过转向电机进行反向附加转角干预的方式降低侧翻指标，差速制动可以产生一个附加横摆力矩同时降低车速达到降低侧翻的风险，主动/半主动悬架主要是通过改变悬架阻尼器的液压孔来进行阻尼的调节从而使得车辆的抗侧翻能力加强。但是上述控制方式的侧翻指标大都是采用侧倾角速度，侧倾角或者是侧向加速度等进行计算而求得的ltr评价指标，存在了车速对其精度的影响。传统的方法为根据汽车动力学模型进行侧倾角速度和侧倾角计算出ltr值，虽然ltr以整车质量作为研究对象，但是没有考虑簧下质量的惯性力对侧翻的影响，因此得到的ltr值不能真实的反应车辆的侧翻状态。


技术实现要素：

4.本发明的目的在于解决现有技术中没有考虑簧下质量的惯性力对侧翻的影响，所计算得到的ltr值不能真实的反应车辆侧翻状态的问题，提供一种车辆防侧翻控制方法、系统、装置、设备及存储介质。
5.为达到上述目的，本发明采用以下技术方案予以实现：
6.一种车辆防侧翻控制方法，包括以下步骤：
7.获取车辆参数数据和侧翻门限值；
8.根据车辆参数数据计算侧翻评价值iltr；
9.比较侧翻评价值iltr和侧翻门限值，如果侧翻评价值iltr大于等于侧翻门限值，则车辆具有侧翻风险，根据侧翻评价值iltr计算前轮转角附加值；如果侧翻评价值iltr小于侧翻门限值，根据车辆参数数据和侧翻评价值iltr计算侧翻导数预测指标值ipltr，当|ipltr|《1时，则车辆没有侧翻风险；当|ipltr|≥1时，则车辆具有侧翻风险，根据侧翻导数预测指标值ipltr计算前轮转角附加值；
10.根据前轮转角附加值对车辆状态进行调整。
11.本发明的进一步改进在于：
12.所述侧翻评价值iltr的计算具体包括以下步骤：
13.建立车辆侧翻模型，包含侧倾、横向和横摆三个方向；
[0014][0015]
其中，m为汽车总质量，ms为簧上质量，k1、k2为侧偏刚度，β为质心侧偏角，i
xs
为汽车簧载质量绕车辆坐标系x轴的转动惯量，i
xz
为汽车簧载质量绕车辆坐标系z轴的转动惯量，e为簧载质量到侧倾中心的距离，iz为整车质量绕车辆坐标系z轴的转动惯量，r为横摆角速度，为车身侧倾角，为车身侧倾角速度，为侧倾角加速度，δf为前轮转角，u为车速，为侧倾刚度，为侧倾阻尼，ay为车身侧向加速度，a为质心到前轴距离，b为质心到后轴距离；
[0016]
取簧上质量对侧倾中心o点的力矩平衡，如式(2)所示：
[0017][0018]
簧下质量对两侧车轮接地点连线中心取矩，如式(3)所示：
[0019][0020]
其中，fr和f
l
分别表示右侧和左侧车轮总垂向反力；
[0021]
计算簧上质量侧向加速度a
ycg
，如式(4)所示：
[0022][0023]
其中，v
x
表示车辆纵向速度，为车辆侧向加速度；
[0024]
计算侧翻评价值iltr，如式(5)所示：
[0025][0026]
其中，t为轮距，md为簧下质量，hd为簧下质量质心到地面距离。
[0027]
所述侧翻导数预测指标值ipltr具体表示如式(6)所示：
[0028][0029]
其中，表示t0时刻横向载荷转移率的导数，t0表示当前时刻，δt表示预测时间，
[0030]
所述车辆参数包括侧倾角、侧倾角速度、车身高度、方向盘转角、前轮转角和侧向加速度。
[0031]
一种车辆防侧翻控制系统，包括：
[0032]
数据获取模块，所述数据获取模块用于获取车辆参数数据和侧翻门限值；
[0033]
数据计算模块，所述数据计算模块用于根据车辆参数数据计算侧翻评价值iltr；
[0034]
比较判断模块，所述比较判断模块用于比较侧翻评价值和侧翻门限值如果侧翻评价值大于等于侧翻门限值，则车辆具有侧翻风险，根据侧翻评价值计算前轮转角附加值；如果侧翻评价值小于侧翻门限值，根据车辆参数数据和侧翻评价值计算侧翻导数预测指标值ipltr，当|ipltr|《1时，则车辆没有侧翻风险；当|ipltr|≥1时，则车辆具有侧翻风险，根据侧翻导数预测指标值ipltr计算前轮转角附加值；
[0035]
动作执行模块，所述动作执行模块用于根据前轮转角附加值对车辆状态进行调整。
[0036]
一种车辆防侧翻控制装置，包括感知单元、侧翻评价单元、导数预测单元和控制单元；
[0037]
所述感知单元用于获取车辆参数数据，并将获取的车辆参数数据输送至侧翻评价单元；
[0038]
所述侧翻评价单元将车辆参数数据代入到评价指标中计算侧翻评价值iltr，当|iltr|《0.8时，将车辆参数数据和侧翻评价值iltr传递至导数预测单元；当|iltr|≥0.8时，将侧翻评价值iltr传递至控制单元；
[0039]
所述导数预测单元根据车辆参数数据和侧翻评价值iltr计算侧翻导数预测指标ipltr值，当|ipltr|《1时，则车辆没有侧翻风险；当|ipltr|≥1时，将侧翻导数预测指标值ipltr传递至控制单元；
[0040]
所述控制单元根据侧翻评价值iltr或侧翻导数预测指标值ipltr计算转角电机控制信号，并根据转角电机控制信号对车辆状态进行调整。
[0041]
所述控制单元包括转角电机控制单元和转角电机执行单元，所述转角电机控制单元计算转角电机控制信号，将转角电机控制信号传递至转角电机执行单元，所述转角电机执行单元根据转角电机控制信号对车辆状态进行调整。
[0042]
所述感知单元为数据采集传感器，包括侧倾角传感器、车身高度传感器、方向盘传感器、前轮转角传感器和侧向加速度传感器。
[0043]
一种设备，包括存储器、处理器以及存储在所述存储器中并可在所述处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时实现如前项任一项所述方法的步骤。
[0044]
一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现如前项任一项所述方法的步骤。
[0045]
与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：
[0046]
本发明中一种车辆防侧翻控制方法通过车辆实际运行中的参数数据计算侧翻评价值iltr，当侧翻评价值iltr大于等于侧翻门限值时，直接计算前轮转角附加值，对车辆进行调整，减小了控制时间，使车辆能够有更多的反应时间进行防侧翻控制，提升了车辆主动防侧翻的及时性；当侧翻评价值iltr小于侧翻门限值，进一步计算侧翻导数预测指标值ipltr，根据侧翻导数预测指标值ipltr判断防侧翻控制是否介入。侧翻评价值iltr和侧翻导数预测指标值ipltr的联合机制，能够反映车辆的实际运行状态，保障了车辆在正常驾驶与非正常驾驶情况下车辆都能有更好的反应时间实现主动防侧翻控制。
[0047]
进一步的，侧翻评价值iltr通过考虑簧上质量和簧下质量对侧翻的影响，相比于
传统的ltr指标更加精确，通过侧翻评价值iltr对当前车辆的侧翻状态进行更为精准的评估。
[0048]
进一步的，将侧翻导数预测指标值ipltr于车辆的速度相结合，在低速时预测时间减小，减少防侧翻控制介入影响驾乘体验；在高速时预测时间增加，提高车辆的高速安全性，使防侧翻控制油足够的时间余量保证驾乘的安全。
附图说明
[0049]
为了更清楚的说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本发明的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，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相关的附图。
[0050]
图1为本发明的一种车辆防侧翻控制方法流程图；
[0051]
图2为本发明的一种车辆防侧翻控制系统模块图；
[0052]
图3为本发明中一种车辆防侧翻控制装置结构图；
[0053]
图4为车辆侧翻状态示意图。
具体实施方式
[0054]
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明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发明一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。
[0055]
因此，以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
[0056]
应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。
[0057]
在本发明实施例的描述中，需要说明的是，若出现术语“上”、“下”、“水平”、“内”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，或者是该发明产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
[0058]
此外，若出现术语“水平”，并不表示要求部件绝对水平，而是可以稍微倾斜。如“水平”仅仅是指其方向相对“竖直”而言更加水平，并不是表示该结构一定要完全水平，而是可以稍微倾斜。
[0059]
在本发明实施例的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，若出现术语“设置”、“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据
具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
[0060]
下面结合附图对本发明做进一步详细描述：
[0061]
参见图1，为本发明中一种车辆防侧翻控制方法，包括以下步骤：
[0062]
s1，获取车辆参数数据和侧翻门限值；通过传感器获取车辆参数，包括侧倾角φ、车身高度h、车速u、方向盘转角δ
sw
、前轮转角δf以及侧向加速度ay。
[0063]
s2，根据车辆参数数据计算侧翻评价值iltr，将侧倾角φ、车身高度h和侧向加速度ay，代入到侧翻评价指标中，计算侧翻评价值iltr，侧翻评价值iltr的计算具体包括：
[0064]
s2.1，建立车辆侧翻模型，包含侧倾、横向和横摆三个方向，参见图4，为车辆侧翻状态示意图；
[0065][0066]
其中，m为汽车总质量，ms为簧上质量，k1、k2为侧偏刚度，β为质心侧偏角，i
xs
为汽车簧载质量绕车辆坐标系x轴的转动惯量，i
xz
为汽车簧载质量绕车辆坐标系z轴的转动惯量，e为簧载质量到侧倾中心的距离，iz为整车质量绕车辆坐标系z轴的转动惯量，r为横摆角速度，为车身侧倾角，为车身侧倾角速度，为侧倾角加速度，δf为前轮转角，u为车速，为侧倾刚度，为侧倾阻尼，ay为车身侧向加速度，a为质心到前轴距离，b为质心到后轴距离；s2.2，取簧上质量对侧倾中心o点的力矩平衡，如式(2)所示：
[0067][0068]
s2.3，簧下质量对两侧车轮接地点连线中心取矩，如式(3)所示：
[0069][0070]
其中，fr和f
l
分别表示右侧和左侧车轮总垂向反力；
[0071]
s2.4，计算簧上质量侧向加速度a
ycg
，如式(4)所示：
[0072][0073]
其中，v
x
表示车辆纵向速度，为车辆侧向加速度；
[0074]
s2.5，计算侧翻评价值iltr，如式(5)所示：
[0075][0076]
其中，t为轮距，md为簧下质量，hd为簧下质量质心到地面距离。
[0077]
s3，比较侧翻评价值和侧翻门限值，如果侧翻评价值大于侧翻门限值，则车辆具有侧翻风险，根据侧翻评价值计算前轮转角附加值；如果侧翻评价值小于侧翻门限值，根据车辆参数数据和侧翻评价值计算侧翻导数预测指标值ipltr，当|ipltr|《1时，则车辆没有侧
翻风险；当|ipltr|≥1时，则车辆具有侧翻风险，根据侧翻导数预测指标值ipltr计算前轮转角附加值；
[0078]
侧翻导数预测指标ipltr具体表示如式(6)所示：
[0079][0080]
其中，表示t0时刻横向载荷转移率的导数，t0表示当前时刻，δt表示预测时间，
[0081]
s4，根据前轮转角附加值对车辆状态进行调整。
[0082]
本发明中建立的侧翻评价指标通过考虑簧上质量和簧下质量对侧翻的影响，相比于传统的ltr指标更加精确，通过计算侧翻评价值iltr，对当前车辆的侧翻状态进行更为精确的评估，当侧翻评价值超过侧翻门限值，根据计算的前轮转角附加值对车辆的运行状态进行调整；当侧翻评价值小于侧翻门限值，进一步计算侧翻导数预测指标值ipltr，根据侧翻导数预测指标值ipltr判断车辆是否具有侧翻风险，进一步的提高了预测的准确性，提升了车辆主动防侧翻的及时性和准确性。通常在驾驶人员正常驾驶时iltr小于侧翻门限值，由侧翻导数预测指标值ipltr判定防侧翻控制是否介入，当驾驶人员由于误操作或者其他突发情况使得侧翻评价值iltr突然增大时，可以直接进行防侧翻控制，减少预测环节，使得车辆能够有更多的反应时间进行防侧翻控制。
[0083]
参见图2，为本发明中一种车辆防侧翻控制系统模块结构示意图，包括：
[0084]
数据获取模块，所述数据获取模块用于获取车辆参数数据和侧翻门限值；
[0085]
数据计算模块，所述数据计算模块用于根据车辆参数数据计算侧翻评价值iltr；
[0086]
比较判断模块，所述比较判断模块用于比较侧翻评价值和侧翻门限值如果侧翻评价值大于等于侧翻门限值，则车辆具有侧翻风险，根据侧翻评价值计算前轮转角附加值；如果侧翻评价值小于侧翻门限值，根据车辆参数数据和侧翻评价值计算侧翻导数预测指标值ipltr，当|ipltr|《1时，则车辆没有侧翻风险；当|ipltr|≥1时，则车辆具有侧翻风险，根据侧翻导数预测指标值ipltr计算前轮转角附加值；
[0087]
动作执行模块，所述动作执行模块用于根据前轮转角附加值对车辆状态进行调整。
[0088]
参见图3，为本发明中一种车辆防侧翻控制装置，包括：感知单元、侧翻评价单元、导数预测单元、转角电机控制单元和转角电机执行单元；
[0089]
所述感知单元为数据采集传感器，用于获取车辆参数数据，并将获取的车辆参数数据输送至侧翻评价单元；所述数据采集传感器包括侧倾角传感器、车身高度传感器、方向盘传感器、前轮转角传感器和侧向加速度传感器。
[0090]
所述侧翻评价单元将车辆参数数据代入到评价指标中计算侧翻评价值iltr，当|iltr|《0.8时，将车辆参数数据和侧翻评价值iltr传递至导数预测单元；当|iltr|≥0.8时，将侧翻评价值iltr传递至转角电机控制单元。
[0091]
所述导数预测单元根据车辆参数数据和侧翻评价值iltr计算侧翻导数预测指标ipltr值，当|ipltr|《1时，则车辆没有侧翻风险；当|ipltr|≥1时，将侧翻导数预测指标值
memory)、随机存取存储器(ram，random access memory)、电载波信号、电信信号以及软件分发介质等。需要说明的是，所述计算机可读介质包含的内容可以根据司法管辖区内立法和专利实践的要求进行适当的增减，例如在某些司法管辖区，根据立法和专利实践，计算机可读介质不包括电载波信号和电信信号。
[0103]
以上仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。