CN107985404B - 一种汽车横向稳定性控制装置 - Google Patents
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Abstract
一种汽车横向稳定性控制装置，该装置可以通过车身侧向加速度、车身横摆角速度、车轮侧向作用力信息对汽车横向稳定性进行状态估计，并通过控制汽车横向稳定性控制装置的液压泵、液压缸等部件，控制转向轮的转角，改善汽车的横向稳定性。由于该装置在改善汽车横向稳定性的过程中，不再控制制动***的制动力，所以可以同时保证汽车的制动性能和横向稳定性能。
Description
技术领域
本发明涉及一种汽车安全装置，尤其是控制汽车横向稳定性的安全装置。
背景技术
汽车在高速急转弯或低附着系数路面制动时可能会由于路面附着力的降低而出现摆头、甩尾等不稳定的情况。在现有的汽车横向稳定性控制***中，一般是通过汽车的制动力维持汽车的横向稳定性，但是这种方法将降低汽车的制动性能，可能将增加汽车的制动距离。
发明内容
本发明解决的问题是，克服背景技术的不足，提出一种汽车横向稳定性控制装置，该装置可以通过车身侧向加速度、车身横摆角速度、车轮侧向作用力信息对汽车横向稳定性进行状态估计，并通过控制汽车横向稳定性控制装置的液压泵、液压缸等部件，控制转向轮的转角，改善汽车的横向稳定性。由于该装置在改善汽车横向稳定性的过程中，不再控制制动***的制动力，所以可以同时保证汽车的制动性能和横向稳定性能。
本发明解决技术问题所采用的技术方案是：一种汽车横向稳定性控制装置，包括以下步骤：
第一步，汽车横向稳定性控制装置的组成，包括车身侧向加速度传感器、车身横摆角速度传感器、车轮侧向力传感器、ECU、液压泵、分流阀、储液器、转向液压缸、转向推杆、转向臂。
第二步，控制策略的制定，首先建立包括悬架***、转向***、制动***、车身***、传动***的整车参数化模型，基于汽车动力学理论，分析研究汽车运行参数，包括车速、路面附着系数、转向盘转角、制动力对汽车横向稳定性的影响，这些运行参数的变异与车身横摆角、车身侧向加速度、车轮作用力的相互关联；其次，通过测量汽车的横摆角速度、侧向加速度、车轮侧向力信息判断汽车的当前状态，实现汽车的横向稳定性状态估计。
第三步，汽车横向稳定性执行器的动作，以车身侧向加速度传感器、车身横摆角速度传感器、车轮侧向力传感器的输入信号为依据，通过ECU判断汽车的横向稳定性状况，从而控制液压泵、分流阀的工作状态，改变转向液压缸的液压作用力，推动推杆控制汽车转向轮的转角，改善汽车的横向稳定性。
附图说明
图1是本发明的***构成示意图。
具体实施方式
下面结合附图说明本发明的最佳实施方式。
1. 汽车横向稳定性控制装置的组成
一种汽车横向稳定性控制装置，由转向液压缸1、转向推杆2、转向臂3、车身侧向加速度传感器11、车身横摆角速度传感器12、车轮侧向力传感器13、液压泵14、分流阀15、储液器16和汽车横向稳定性控制器ECU组成，如图1所示。
对于该汽车横向稳定性控制装置，当汽车出现横向失稳的情况，通过汽车横向稳定控制器ECU的控制，控制转向液压缸1的油压，并依次通过转向推杆2、转向臂3、转向节5、转向轮6，控制车辆的转向，改善车辆的横向稳定性。
对于该汽车横向稳定性控制装置，如图1中c-c所示，转向液压缸1一端通过垫片10的锁紧在汽车纵梁9上，另一端与转向推杆2相连，可以推动推杆2运动。转向推杆2通过螺栓与转向臂3连接，如图1中A-A所示；转向臂3一端与转向节5相连，可以推动转向轮6转动，实现车辆的转向。转向臂3的另一端与原车横拉杆节臂8相连，用于转向臂3的固定，如图1中B-B所示。转向臂3通过原车减振器7的缸筒定位，并且成为转向轮的旋转中心。
对于该汽车横向稳定性控制装置，车身侧向加速度传感器11安装在左前门内侧，车身横摆角速度传感器12安装在汽车车顶的中心处，车轮侧向力传感器13安装在车轮的轮毂处，液压泵14和分流阀15安装在前桥上，储液器16 固定在汽车的右侧纵梁上。
对于该汽车横向稳定性控制装置，对于该汽车横向稳定性控制装置，汽车横向稳定控制器ECU主要控制液压泵14的工作，通过液压泵14为转向液压缸1供油，液压缸1的回油流回到储液器16中。
对于该汽车横向稳定性控制装置，液压泵14通过分流阀15分别为左右两侧车轮的转向液压缸1供油。分流阀15由横向稳定控制器ECU控制接通通往转向液压缸1的油路。
对于该汽车横向稳定性控制装置，为了提高汽车运行的稳定性，减少转向液压缸中液压油运动对车体的冲击，转向液压缸1、转向推杆2、转向臂3采用对称布置。
对于该汽车横向稳定性控制装置，液压泵14也可以通过电机完成对转向推杆2的动作控制。
2. 控制策略的制定
首先定义整车基本参数的初始值和定义域，包括整车的轴距、轮距、主销中心距、质心位置等参数，再次定义底盘的技术参数，包括转向机构、悬架***、制动***的尺寸，转向机构、悬架***、制动***安装位置、悬架的刚度和阻尼、转向机构最大转角等参数的初始值和定义域，然后定义汽车使用中的运行参数，包括车辆载荷、转向力矩的初始值和定义域等，建立包括悬架***、转向***、制动***、车身***、传动***的整车参数化模型。
基于汽车动力学理论，分析研究汽车运行参数，包括车速、路面附着系数、转向盘转角、制动力对汽车横向稳定性的影响，这些运行参数的变异与车身横摆角、车身侧向加速度、车轮作用力的相互关联。
采用鱼钩和双移线、变车速阶跃转向、转向盘角阶跃工况等仿真工况，分析研究多种工况下的汽车动力学特征，包括：侧向运动（测量参数：车辆侧向加速度等）、轮胎作用力（纵向、侧向、载荷）、车身横摆角等。
根据所建立的整车参数化模型，通过方向盘转角和转速等信息判断驾驶员的操纵意图，并通过测量汽车的侧向加速度、车身横摆角速度等信息判断汽车的当前状态，实现汽车的横向稳定性状态预估。
对于汽车横向稳定性状态包括以下评价指标：
侧向加速度指标：车辆侧向加速度的标准门槛值；
车身横摆角速度指标：车辆横摆角的标准门槛值；
车轮横向载荷转移率：，F Y0，F Yi 为汽车内外侧转向轮受到的地面侧向力。
因此，汽车横向稳定性指标综合函数为
为权重值。
综合考虑汽车行驶中的纵向、横向和垂向动力学对汽车侧翻稳定性能的影响，应用近似模拟法建立汽车横向稳定性评价指标J 1 、J 2 、J 3 的近似函数，近似模拟法可以选择响应面法，如下式所示。
式中，x iandx p 为设计变量；p,i= 1, 2, …;ε-误差；β-模拟系数。
3. 汽车横向稳定性执行器的动作
以车身侧向加速度传感器11、车身横摆角速度传感器12、车轮侧向力传感器13的输入信号为依据，通过ECU判断汽车的横向稳定性状况，从而控制液压泵14、分流阀15的工作状态，改变转向液压缸1的液压作用力，推动推杆2控制汽车转向轮6的转角，改善汽车的横向稳定性。控制策略如下：
以上结合最佳实施例对本发明进行了描述，但本发明并不局限于以上揭示的实施例，而应当涵盖各种根据本发明的本质进行的修改、等效组合。
Claims (1)
1.一种汽车横向稳定性控制方法，其特征在于，包括以下步骤：
第一步，建立整车参数化模型，定义整车基本参数的初始值和定义域，包括整车的轴距、轮距、主销中心距、质心位置参数，再次定义底盘的技术参数，包括转向机构、悬架***、制动***的尺寸，转向机构、悬架***、制动***安装位置、悬架的刚度和阻尼、转向机构最大转角参数的初始值和定义域，然后定义汽车使用中的运行参数，包括车辆载荷、转向力矩、制动力、转向盘转角的初始值和定义域，建立包括悬架***、转向***、制动***、车身***、传动***的整车参数化模型；
第二步，基于汽车动力学理论，分析研究汽车运行参数，包括车速、路面附着系数、转向盘转角、制动力对汽车横向稳定性的影响，这些运行参数的变异与车身横摆角、车身侧向加速度、车轮作用力的相互关联；
第三步，综合考虑汽车行驶中的纵向、横向和垂向动力学对汽车侧翻稳定性能的影响，应用近似模拟法建立汽车横向稳定性评价指标的近似函数，包括侧向加速度指标、车身横摆角速度指标、车轮横向载荷转移率，实现汽车的横向稳定性状态预估；其中，
侧向加速度指标： 为车辆侧向加速度的标准门槛值；
车身横摆角速度指标： 为车辆横摆角的标准门槛值；
车轮横向载荷转移率：Fz0、Fzi为汽车内外侧转向轮受到的地面侧向力；
汽车的横向稳定性指标综合函数为：
K＝ω1J1+ω2J2+ω3J3，ω1、ω2、ω3为权重值；
应用近似模拟法建立汽车横向稳定性评价指标J1、J2、J3的近似函数，近似模拟法选择响应面法：
xi和xp为设计变量；p，i＝1，2，…；ε为误差；β0、βi、βii、βpi为模拟系数；
第四步，汽车横向稳定性执行器的动作，以车身侧向加速度传感器(11)、车身横摆角速度传感器(12)、车轮侧向力传感器(13)的输入信号为依据，通过ECU判断汽车的横向稳定性状况，从而控制液压泵(14)、分流阀(15)的工作状态，改变转向液压缸(1)的液压作用力，推动推杆(2)控制汽车转向轮的转角，改善汽车的横向稳定性。
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