一种基于车辆动力学响应的路面附着系数估计方法

本发明涉及电动汽车，具体涉及一种基于车辆动力学响应的路面附着系数估计方法。

背景技术：

1、车辆制动时，汽车受到的地面制动力不仅受制于制动器制动力，还受到路面附着条件的限制。在汽车主动避撞策略中引入路面附着系数信息可以提高aeb系统对不同路况的适应能力，从而避免或者减少碰撞事故的发生。

2、本发明以某款紧凑型电动suv为研究对象，其采用carsim软件搭建其整车动力学模型及仿真场景。

技术实现思路

1、有鉴于此，本发明提供的一种基于车辆动力学响应的路面附着系数估计方法，以某款紧凑型电动suv为研究对象，采用carsim软件搭建其整车动力学模型及仿真场景，在汽车主动避撞策略中引入路面附着系数信息，提高了aeb系统对不同路况的适应能力。

2、具体的，本发明提供了一种基于车辆动力学响应的路面附着系数估计方法，包括：基于burckhardt轮胎模型的车辆附着系数的确定方法和轮胎-路面附着系数的辨识算法；

3、所述基于burckhardt轮胎模型的车辆附着系数的确定方法，包括：获取burckhardt轮胎模型，并简化burckhardt轮胎模型，利用附着系数曲线对车辆行驶的城市常见道路的路面附着系数进行估计；

4、所述轮胎-路面附着系数的辨识算法，包括：在simulink中搭建基于burckhardt轮胎模型的路面附着系数辨识算法，建立路面附着系数估计联合仿真模型。

5、进一步的，所述基于burckhardt轮胎模型的车辆附着系数的确定方法，具体包括如下步骤：

6、s1：获取burckhardt轮胎模型：

7、当车辆制动时，对单个轮胎进行受力分析；

8、m.burckhardt通过在各种标准路面上进行重复制动试验，得到不同路面上路面利用附着系数与滑动率的关系模型，也即burckhardt轮胎模型；

9、s2：简化burckhardt轮胎模型：

10、忽略速度变化对利用附着系数的影响，burckhardt轮胎模型简化为：

11、

12、其中μ(s)为滑动率为s时的路面利用附着系数；c1，c2，c3，c4为各标准路面对应的常数；vw为车轮中心的速度；ww为车轮的角速度；rr0为车轮滚动半径，根据所述标准路面的参数值能够确定各标准路面对应的c1,c2,c3,c4参数；

13、s3：利用附着系数曲线对车辆行驶的城市常见道路的路面附着系数进行估计：

14、得到所述标准路面的利用附着系数曲线，当所述利用附着系数最大时，即：

15、

16、其中sopt为最佳滑动率；μmax为路面峰值附着系数，也即所要识别的路面参数；

17、车辆行驶时，若路面的利用附着系数点刚好落在所述标准路面的附着曲线上时，就能够确定该曲线对应的路面种类，进而可由式(2)确定该路面的路面附着系数μmax；当路面的利用附着系数点落在两条所述标准路面的附着曲线之间时，首先计算该滑动率下各种标准路面所对应的利用附着系数，然后用排序法确认相邻的两条路面种类r1、r2及其对应的路面附着系数μ1max和μ2max,由于其曲线趋势相似性，则近似的认为：

18、

19、引入权重系数k1、k2计算该路面的附着系数：

20、

21、进一步的，单个轮胎的受力分析包括：轮胎所受的负载g*；车轮中心的速度vw；车轮的角速度的ww；制动器制动力矩的tb；轮胎所受的地面纵向摩擦力fx；轮胎所受到的地面法向反作用力fz；fx与fz的比值即为车辆的路面利用附着系数μ。

22、进一步的，所述标准路面包括干沥青、干水泥、湿沥青、湿鹅卵石、雪、冰六种路面。

23、进一步的，经仿真计算，k1取0.5、k2取0.5时，路面附着系数识别效果最佳。

24、进一步的，所述轮胎-路面附着系数的辨识算法具体为：

25、carsim提供联合仿真所需的车辆动力学模型和不同的路面模型；在simulink中搭建基于burckhardt轮胎模型的路面附着系数辨识算法；

26、设置carsim求解器的求解频率为1000hz，carsim与simulink的数据传输频率为40hz；carsim的输入信号为电动机输出期望扭矩imp_m_motor_cmd和制动主缸期望压力imp_pcon_bk；输出给simulink的信号包括左前轮纵向力fx_l1、垂直载荷fz_l1、车轮转速avy_l1、车轮中心速度vx_wc_l1、车辆纵向速度vx、车辆纵向加速度ax。

27、本技术方案的其它特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本技术方案而了解。本技术方案的目的和其他优点可通过在所写的说明书以及附图中所特别指出的结构来实现和获得。

28、下面通过附图和实施例，对本技术方案的技术方案做进一步的详细描述。

技术特征：

1.一种基于车辆动力学响应的路面附着系数估计方法，其特征在于,包括：包括基于burckhardt轮胎模型的车辆附着系数的确定方法和轮胎-路面附着系数的辨识算法；

2.如权利要求1所述的基于车辆动力学响应的路面附着系数估计方法，其特征在于,所述基于burckhardt轮胎模型的车辆附着系数的确定方法，具体包括如下步骤：

3.如权利要求2所述的基于车辆动力学响应的路面附着系数估计方法，其特征在于,单个轮胎的受力分析包括：轮胎所受的负载g*；车轮中心的速度vw；车轮的角速度的ww；制动器制动力矩的tb；轮胎所受的地面纵向摩擦力fx；轮胎所受到的地面法向反作用力fz；fx与fz的比值即为车辆的路面利用附着系数μ。

4.根据权利要求2所述的基于车辆动力学响应的路面附着系数估计方法，其特征在于，所述标准路面包括干沥青、干水泥、湿沥青湿鹅卵石、雪、冰六种路面。

5.如权利要求2所述的基于车辆动力学响应的路面附着系数估计方法，其特征在于,经仿真计算，k1取0.5、k2取0.5时，路面附着系数识别效果最佳。

6.如权利要求1所述的基于车辆动力学响应的路面附着系数估计方法，其特征在于,所述轮胎-路面附着系数的辨识算法具体为：

技术总结
本发明提供了一种基于车辆动力学响应的路面附着系数估计方法，包括基于Burckhardt轮胎模型的车辆附着系数的确定方法和轮胎‑路面附着系数的辨识算法；基于Burckhardt轮胎模型的车辆附着系数的确定方法，包括获取Burckhardt轮胎模型，并简化Burckhardt轮胎模型，利用附着系数曲线对车辆行驶的各种城市常见道路的路面附着系数进行估计；轮胎‑路面附着系数的辨识算法，包括在Simulink中搭建基于Burckhardt轮胎模型的路面附着系数辨识算法，建立路面附着系数估计联合仿真模型。本发明在汽车主动避撞策略中引入路面附着系数信息，提高了AEB系统对不同路况的适应能力。

技术研发人员：杨为,黄士东
受保护的技术使用者：重庆大学
技术研发日：
技术公布日：2024/1/15