CN106740830B - 四轮电动车的防侧翻控制方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了涉及电动车技术领域，尤其涉及一种四轮电动车的防侧翻控制方法，这种四轮电动车的防侧翻控制方法通过加速度传感器检测并计算得到电动车所行驶路面的倾角，根据倾角、车速和转向半径来计算电动车行驶中的向心力，将向心力在垂直于地面上的分量与侧翻阈值进行对比，当具有侧翻风险时，对车辆的速度进行控制，尽快解除侧翻风险，提高四轮电动车的驾驶安全性能。

Description

四轮电动车的防侧翻控制方法
技术领域
本发明涉及电动车技术领域，尤其涉及一种四轮电动车的防侧翻控制方法。
背景技术
汽车保有量的不断攀升引发了一系列问题。大多数汽车燃烧汽油、柴油、天然气等化石燃料，地球上化石燃料的储量是有限的，数量巨大且不断增加的汽车数量使能源危机日益严重。传统汽车的重量一般1500kg左右，有效载荷只有100kg左右，大部分能源浪费在无效载荷上，造成了严重的能源浪费。另外，传统汽车体积庞大，一般汽车占地面积约10平方米，汽车数量的增长使得交通拥塞和停车位紧张的问题越来越严重。
近年来，电动车受到越来越多消费者的欢迎。电动车价格比传统汽车低，用于电动车充电的费用也比汽车加油的费用低；电动车灵活小巧，在非机动车道行驶，一般不会遇到交通堵塞，也更容易找到停车位；电动车没有尾气排放，不会污染环境。
随着四轮电动自行车的日渐普及，其带来的安全问题也越来越受关注。四轮与汽车相比，车身窄、重量轻，存在较高的侧翻风险。因此设计一种稳定、高效、经济的四轮电动车的防侧翻控制方法存在重要意义。
发明内容
本发明要解决的技术问题是：为了解决现有技术中的四轮电动车车身窄、重量轻，存在较高的侧翻风险，本发明提供了一种四轮电动车的防侧翻控制方法来解决上述问题。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种四轮电动车的防侧翻控制方法，包括以下步骤：
S1、车辆控制器通过加速度传感器采集倾向加速度a；
S2、车辆控制器计算倾角，其中，g为重力加速度；
S3、车辆控制器计算电动车对地面的压力为F压=mgsinθ，将γ*F压作为侧翻阈值，其中m为电动车的质量；
S4、车辆控制器采集车速v和转向半径r，计算向心力F=mv2/r，计算向心力F在垂直于地面上的分量为F分=Fsinθ；
S5、车辆控制器将力F分与侧翻阈值进行比较，当F分达到或超过侧翻阈值判断为电动车具有侧翻风险；
S6、车辆控制器检测到电动车具有侧翻风险时降低车速v。
作为优选，在步骤S6中，当车辆控制器检测到电动车具有侧翻风险，并且F分为侧翻阈值的1~1.2倍时，降低对电机控制器输出的脉冲信号的占空比，从而降低电机的转速，达到降低车速v的目的。
作为优选，在步骤S6中，当车辆控制器检测到电动车具有侧翻风险，并且F分大于侧翻阈值的1.2倍时，先断开电机的电源，通过电机控制器向电机提供反向电流，使电机产生与车轮转动方向相反的电磁转矩，对车轮进行电子制动。
作为优选，还包括步骤S7、当车辆控制器降低对电机控制器输出的脉冲信号的占空比后，开始计时，当时间超过制动时间阈值电动车仍然具有侧翻风险，先断开电机的电源，通过电机控制器向电机提供反向电流，使电机产生与车轮转动方向相反的电磁转矩，对车轮进行电子制动。
作为优选，还包括步骤S8，当检测到侧翻风险时，车辆控制器启动语音报警器，通知驾驶员减速。
本发明的有益效果是，这种四轮电动车的防侧翻控制方法通过加速度传感器检测并计算得到电动车所行驶路面的倾角，根据倾角、车速和转向半径来计算电动车行驶中的向心力，将向心力在垂直于地面上的分量与侧翻阈值进行对比，当具有侧翻风险时，对车辆的速度进行控制，尽快解除侧翻风险，提高四轮电动车的驾驶安全性能。
附图说明
下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。
图1是本发明的四轮电动车的防侧翻控制方法的最优实施例的流程图。
图2是本发明的四轮电动车的防侧翻控制方法的电动车受力分析图。
图3是实现本发明的四轮电动车的防侧翻控制方法的硬件结构图。
具体实施方式
下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。相反，本发明的实施例包括落入所附加权利要求书的精神和内涵范围内的所有变化、修改和等同物。
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”、“轴向”、“径向”、“周向”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，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”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“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。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。此外，在本发明的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。
流程图中或在此以其他方式描述的任何过程或方法描述可以被理解为，表示包括一个或更多个用于实现特定逻辑功能或过程的步骤的可执行指令的代码的模块、片段或部分，并且本发明的优选实施方式的范围包括另外的实现，其中可以不按所示出或讨论的顺序，包括根据所涉及的功能按基本同时的方式或按相反的顺序，来执行功能，这应被本发明的实施例所属技术领域的技术人员所理解。
如图1所示，本发明提供了一种四轮电动车的防侧翻控制方法，包括以下步骤：
S1、车辆控制器通过加速度传感器采集倾向加速度a；
S2、车辆控制器计算倾角，其中，g为重力加速度；
S3、车辆控制器计算电动车对地面的压力为F压=mgsinθ，将γ*F压作为侧翻阈值，其中m为电动车的质量；
S4、车辆控制器采集车速v和转向半径r，计算向心力F=mv2/r，计算向心力F在垂直于地面上的分量为F分=Fsinθ；
S5、车辆控制器将力F分与侧翻阈值进行比较，当F分达到或超过侧翻阈值判断为电动车具有侧翻风险；
S6、车辆控制器检测到电动车具有侧翻风险时降低车速v；优选的降低车速的过程为：
当车辆控制器检测到电动车具有侧翻风险，并且F分为侧翻阈值的1~1.2倍时，降低对电机控制器输出的脉冲信号的占空比，从而降低电机的转速，达到降低车速v的目的；如果F分大于侧翻阈值的1.2倍时，先断开电机的电源，通过电机控制器向电机提供反向电流，使电机产生与车轮转动方向相反的电磁转矩，对车轮进行电子制动。
S7、当车辆控制器降低对电机控制器输出的脉冲信号的占空比后，开始计时，当时间超过制动时间阈值电动车仍然具有侧翻风险，先断开电机的电源，通过电机控制器向电机提供反向电流，使电机产生与车轮转动方向相反的电磁转矩，对车轮进行电子制动；
S8，当检测到侧翻风险时，车辆控制器启动语音报警器，通知驾驶员减速。
参照图2，对本发明的四轮电动车的防侧翻控制方法做进一步描述:
图中，倾角θ为30°，电动车绕Z轴行驶，电动车的质量为800kg，g取10m/s2，那么
F压=(800kg*10m/s2)*sin30°=4000N，如果车速v=10m/s，转向半径r=10m，那么向心力F在垂直于地面上的分量为:
F分=Fsinθ=sinθ*mv2/r=800kg*(10m/s)2/(10m*2)= 4000N，此时F压= F分，因为在斜坡转弯时，转向角度能改变的幅度很小，所以在转向半径一定或者变化不大的情况下，只能通过调节车速v来降低侧翻风险，此例中，车速v的侧翻临界值为10m/s，应通过步骤S6和S7尽快的将车速v降下来。
如图3所示，实现这种四轮电动车的防侧翻控制方法的硬件结构包括车辆控制器、霍尔传感器、加速度传感器、电机控制器、电机和电源，车辆控制器分别与霍尔传感器、加速度传感器和电机控制器电连接，电机控制器分别与电源和电机连接；霍尔传感器安装在电机中，用于检测转子的转速，车辆控制器根据转速计算出车速v，加速度传感器检测出倾向加速度a。
在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对所述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。
以上述依据本发明的理想实施例为启示，通过上述的说明内容，相关工作人员完全可以在不偏离本项发明技术思想的范围内，进行多样的变更以及修改。本项发明的技术性范围并不局限于说明书上的内容，必须要根据权利要求范围来确定其技术性范围。

Claims (5)

1.一种四轮电动车的防侧翻控制方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1、车辆控制器通过加速度传感器采集倾向加速度a；
S2、车辆控制器计算倾角其中，g为重力加速度；
S3、车辆控制器计算电动车对地面的压力为F压＝mgsinθ，将γ*F压作为侧翻阈值，其中m为电动车的质量；其中，θ为地面与水平面之间的倾角，γ为预设的安全系数；
S4、车辆控制器采集车速v和转向半径r，计算向心力F＝mv2/r，计算向心力F在垂直于地面上的分量为F分＝Fsinθ；
S5、车辆控制器将力F分与侧翻阈值进行比较，当F分达到或超过侧翻阈值判断为电动车具有侧翻风险；
S6、车辆控制器检测到电动车具有侧翻风险时降低车速v。
2.如权利要求1所述的四轮电动车的防侧翻控制方法，其特征在于：在步骤S6中，当车辆控制器检测到电动车具有侧翻风险，并且F分为侧翻阈值的1～1.2倍时，降低对电机控制器输出的脉冲信号的占空比，从而降低电机的转速，达到降低车速v的目的。
3.如权利要求2所述的四轮电动车的防侧翻控制方法，其特征在于：在步骤S6中，当车辆控制器检测到电动车具有侧翻风险，并且F分大于侧翻阈值的1.2倍时，先断开电机的电源，通过电机控制器向电机提供反向电流，使电机产生与车轮转动方向相反的电磁转矩，对车轮进行电子制动。
4.如权利要求2所述的四轮电动车的防侧翻控制方法，其特征在于：还包括步骤S7、当车辆控制器降低对电机控制器输出的脉冲信号的占空比后，开始计时，当时间超过制动时间阈值电动车仍然具有侧翻风险，先断开电机的电源，通过电机控制器向电机提供反向电流，使电机产生与车轮转动方向相反的电磁转矩，对车轮进行电子制动。
5.如权利要求1～4任一项所述的四轮电动车的防侧翻控制方法，其特征在于：还包括步骤S8，当检测到侧翻风险时，车辆控制器启动语音报警器，通知驾驶员减速。
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