基于微小侧滑的汽车防侧翻控制装置及方法.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN110667567A(43)申请公布日2020.01.10(21)申请号201910806434.3(22)申请日2019.08.29(71)申请人南京航空航天大学地址210016江苏省南京市秦淮区御道街29号(72)发明人林棻王少博陈宇珂赵又群(74)专利代理机构江苏圣典律师事务所32237代理人韩天宇(51)Int.Cl.B60W30/04(2006.01)B60W40/064(2012.01)B60W50/00(2006.01)权利要求书3页说明书6页附图2页(54)发明名称基于微小侧滑的汽车防侧翻控制装置及方法(57)摘要本发明公开了一种基于微小侧滑的汽车防侧翻控制装置及方法，装置包含第一至第四力传感器、车速传感器、CCD摄像机、纵向加速度传感器、侧向加速度传感器、横摆角速度传感器、第一至第四电磁阀喷头、液压泵、水箱、路面附着估计器和控制单元。汽车在高附着路面上进行弯道行驶，力传感器检测四个轮胎的垂向力，进而得到侧向载荷转移率(LTR)。当LTR值超过阈值时，根据离心力、侧向力、侧向加速度的映射关系求出液体喷射装置的喷液时间并控制第一至第四电磁阀喷头对四个轮胎进行喷射，达到降低路面附着系数，产生微小滑移的效果。本发明结构简单，原理清晰，使用方便，有效地抑制了汽车在高附着系数路面上侧翻的危险，提高了汽车的主动安全性。CN110667567ACN110667567A权利要求书1/3页1.一种基于微小侧滑的汽车防侧翻控制装置，其特征在于，包含第一至第四力传感器、车速传感器、CCD摄像机、纵向加速度传感器、侧向加速度传感器、横摆角速度传感器、第一至第四电磁阀喷头、液压泵、水箱、路面附着估计器和控制单元；所述第一至第四力传感器分别设置在汽车的左前轮、左后轮、右前轮、右后轮处，分别用于获得左前轮、左后轮、右前轮、右后轮的垂向力，并将其传递给所述控制单元；所述CCD摄像机设置在汽车的车顶中线处，用于拍摄汽车正前方的道路图像，并将其传递给所述控制单元，经过ECU处理可以获得当前时刻的道路曲率半径；所述第一至第四电磁阀喷头分别设置在汽车四个车轮的车体处，分别用于朝其所在处的车轮喷射用于降低轮胎与路面的附着效果的润滑液体；所述液压泵、水箱均固定在汽车底盘上，其中，所述液压泵的输入端通过管道和所述水箱相连、输出端通过管道分别和第一至第四电磁阀喷头相连；所述水箱用于存储润滑液体；所述纵向加速度传感器、侧向加速度传感器、横摆角速度传感器均设置在汽车上，分别用于获得汽车的纵向加速度、侧向加速度、横摆角速度，并将其传递给所述路面附着估计器；路面附着系数估计器分别和纵向加速度传感器、侧向加速度传感器、横摆角速度传感器、控制模块电气相连，用于根据接收到的纵向加速度、侧向加速度、横摆角速度计算汽车的侧向力系数，并将其传递给所述控制单元；所述控制单元分别和第一至第四力传感器、车速传感器、CCD摄像机、路面附着估计器、第一至第四电磁阀喷头电气相连，用于根据第一至第四力传感器、车速传感器、CCD摄像机的感应数据以及路面附着估计器计算的侧向力系数控制第一至第四电磁阀喷头工作。2.基于权利要求1所述的基于微小侧滑的汽车防侧翻控制装置的控制方法，其特征在于，包含以下步骤：步骤1)，纵向加速度传感器、侧向加速度传感器、横摆角速度传感器分别获得汽车的纵向加速度、侧向加速度、横摆角速度，并将其传递给所述路面附着估计器；步骤2)，路面附着系数估计器根据接收到的纵向加速度、侧向加速度、横摆角速度计算出计算汽车的侧向力系数并将其传递给所述控制单元；步骤3)，第一至第四力传感器、车速传感器、CCD摄像机分别测得四个车轮的垂向力、汽车车速v、汽车正前方的道路图像，并传递给所述控制单元；步骤4)，控制单元根据接收到的汽车正前方道路图像进行道路特征提取，获得当前道路的曲率半径r；步骤5)，控制单元根据汽车四个轮胎的垂向力，计算得到表征汽车侧倾程度的LTR值，计算公式如下：其中，FZ1表示汽车左前轮的垂向力，FZ2表示汽车右前轮的垂向力，FZ3表示汽车左后轮的垂向力，FZ4表示汽车右后轮的垂向力，LTR∈[-1,1]，越接近±1，汽车发生侧倾甚至侧翻的风险越大；步骤6)，控制单元将LTR的绝对值和预设的侧倾阈值LTRth进行比较；2CN110667567A权利要求书2/3页步骤6.1)，如果LTR的绝对值大于等于LTRth，进行微小滑移控制：步骤6.1.1)，根据以下公式计算汽车在弯道处的离心力：式中，Fc为汽车的离心力；m为整车质量；v为汽车车速；步骤6.1.2)，根据以下公式计算汽车在弯道处的侧向力Fl：式中，g为重力加速度；步骤6.1.3)，根据预先设置的对照表，找到和Fc、Fl、v、r、LTR相匹配的喷