阅读说明：本技术 一种汽车防侧翻方法、装置以及防侧翻汽车 (Automobile rollover prevention method and device and rollover prevention automobile ) 是由 魏翼鹰 史孟颜 李宇 范晨晨 靳丙南 戴晓坤 代展威 李硕 于 2019-09-11 设计创作，主要内容包括：本发明涉及汽车安全技术领域,公开了一种汽车防侧翻方法,包括以下步骤：获取车辆当前的状态参数；根据所述状态信息分别计算侧倾系数和横摆系数；判断侧倾系数和横摆系数的优先级,以优先级高的系数作为侧翻系数；判断所述侧翻系数是否超过设定阈值,如果是则进行侧翻控制。本发明具有可适应不同工况,实现有效侧翻控制的技术效果。(the invention relates to the technical field of automobile safety, and discloses an automobile rollover prevention method, which comprises the following steps: acquiring current state parameters of a vehicle; respectively calculating a roll coefficient and a yaw coefficient according to the state information; judging the priority of the roll coefficient and the yaw coefficient, and taking the coefficient with high priority as the rollover coefficient; and judging whether the rollover coefficient exceeds a set threshold value, and if so, performing rollover control. The invention can adapt to different working conditions and realize the technical effect of effective rollover control.)

一种汽车防侧翻方法、装置以及防侧翻汽车

技术领域

本发明涉及汽车安全技术领域，具体涉及一种汽车防侧翻方法、装置以及防侧翻汽车。

背景技术

随着我国工业生产的迅速发展以及对生态协调发展的重视，我国新能源汽车行业成为我国经济转型的重要产业之一。由于新能源汽车安全方案尚未完善，新能源汽车安全性能成为大众关注的热点，也是其附加值的重要组成部分。

为了提高车辆防侧翻能力，使汽车的安全性能的有效提升，国内外各大研究机构对汽车侧翻问题控制进行广泛的研发。目前较为成熟普遍的汽车防侧翻方法主要包括：差动制动控制技术、主动/半主动悬架控制技术、主动横向稳定器技术、主动转向技术，主动刹车等。但新能源汽车制动方案与传统燃油车制动方案截然不同，因而这些方案都有一定的局限性，且不能完全适配新能源汽车，面对各种复杂工况，难以达到理想的效果。

发明内容

本发明的目的在于克服上述技术不足，提供一种汽车防侧翻方法、装置以及防侧翻汽车，解决现有技术中汽车的安全控制无法适应各种复杂工况的技术问题。

为达到上述技术目的，本发明的技术方案提供一种汽车防侧翻方法，包括以下步骤：

获取车辆当前的状态参数；

根据所述状态信息分别计算侧倾系数和横摆系数；

判断侧倾系数和横摆系数的优先级，以优先级高的系数作为侧翻系数；

判断所述侧翻系数是否超过设定阈值，如果是则进行侧翻控制。

本发明还提供一种汽车防侧翻装置，包括处理器以及存储器，所述存储器上存储有计算机程序，所述计算机程序被所述处理器执行时，实现所述汽车防侧翻方法。

本发明还提供一种防侧翻汽车，包括汽车本体、传感器组以及所述汽车防侧翻装置，所述汽车本体包括整车控制器；

所述汽车防侧翻装置内置于所述汽车本体上，所述传感器组以及所述整车控制器用于检测车辆当前的状态参数。

与现有技术相比，本发明的有益效果包括：本发明首先获知车辆目前状态，计算侧倾系数和横摆系数，根据侧倾系数和横摆系数判断车辆发生侧倾的可能性更高还是发生横摆的可能性更高，如侧倾的可能性更高则根据侧倾系数进行相应的侧翻控制，如果横摆的可能性更高则根据横摆系数进行相应的侧翻控制。从而在不同工况下都能实现有效的侧翻控制。

附图说明

图1是本发明提供的汽车防侧翻方法一实施方式的流程图；

图2是本发明提供的防侧翻汽车一实施方式的结构示意图。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

实施例1

如图1所示，本发明的实施例1提供了汽车防侧翻方法，以下简称本方法，包括以下步骤：

S1、获取车辆当前的状态参数；

S2、根据所述状态信息分别计算侧倾系数和横摆系数；

S3、判断侧倾系数和横摆系数的优先级，以优先级高的系数作为侧翻系数；

S4、判断所述侧翻系数是否超过设定阈值，如果是则进行侧翻控制。

车辆侧翻是车辆操纵和道路条件影响下的相互作用引起的。车辆侧翻主要是由惯性力引起的，在高滑移角的情况下，将产生两种危险状况，一是导致汽车的横向摆动，二是导致车辆发生侧倾，这两者均是导致汽车发生侧翻的重要因素。针对这两种不同的侧翻情况，本实施例首先计算横摆系数和侧倾系数，从而获知发生横摆和侧倾的可能性，然后对横摆系数和侧倾系数的优先级进行判断，从而获知发生横摆和发生侧倾这两种情况哪个的可能性更大，以优先级更高的系数作为侧翻系数，在侧翻系数超过设定阈值时进行主动干涉，进行相应的防侧翻控制，及时高效的控制车辆保持正常的行驶状态，有效防止侧翻事故的发生。

综上，本发明实施例能够依据汽车的状态参数获知横摆系数和侧倾系数，对横摆系数、侧倾系数综合判断，通过判断出汽车横摆与侧倾的优先级，进而优先激活相应的横摆稳定性控制策略或者优先激活相应的侧倾稳定性控制策略，从而实现在不同的复杂工况下侧翻事故的有效预防控制，具有极大的推广价值。

优选的，获取车辆当前的状态参数，具体包括：

获取车辆当前的各轮轮速、重心速度、横摆角、侧向加速度以及转向角。

获取车辆各类的状态参数，为实现侧翻控制提供数据支持。

优选的，根据所述状态参数计算横摆系数，具体为：

建立横摆系数模型计算所述横摆系数：

其中，ψ_rd为所述横摆系数，K为稳定性因数，l_f为前轮到质心之间的距离，l_r为后轮到质心之间的距离，v_x为重心速度，δ_f为Ackerman角，t_f为轮距。

优选的，根据所述状态参数计算侧倾系数，具体为：

建立侧倾系数模型计算所述侧倾系数：

计算各车轮的转弯半径:

其中，R_lf为左前轮的转弯半径，R_rf为右前轮的转弯半径，R_lr为左后轮的转弯半径，R_rr为右后轮的转弯半径，v_lf为左前轮轮速，v_rf为右前轮轮速，v_lr为左后轮轮速，v_rr为右后轮轮速，ω_lf为左前轮的角速度，ω_rf为右前轮的角速度，ω_lr为左后轮的角速度，ω_rr为右后轮的角速度；

计算各车轮的转弯载荷：

N_lf＝N_lf0+k_f(R_lf-R_lf0)

N_rf＝N_rf0+k_f(R_rf-R_rf0)

N_lr＝N_lr0+k_r(R_lr-R_lr0)

N_rr＝N_rr0+k_r(R_rr-R_rr0)

其中，N_lf为左前轮的转弯载荷，N_rf为右前轮的转弯载荷，N_lr为左后轮的转弯载荷，N_rr为右后轮的转弯载荷，N_lf0为左前轮未转弯时的正常载荷，N_rf0为右前轮未转弯时的正常载荷，N_lr0为左后轮未转弯时的正常载荷，N_rr0为右后轮未转弯时的正常载荷，k_f为前轮的刚度系数，k_r为后轮的刚度系数，R_lf0为左前轮未转弯时的正常半径，R_rf0为右前轮未转弯时的正常半径，R_lr0为左后轮未转弯时的正常半径，R_rr0为右后轮未转弯时的正常半径；

各车轮的转弯载荷即所述侧倾系数。

具体的，建立汽车六自由度模型，其中侧向运动方程为：

其中，m为整车质量，m_s为悬挂质量，γ为横摆角，h_s为侧倾重心高度，为侧倾角加速度，S_i为轮胎侧偏力，i＝1,2,3,4，δ_f为Ackerman角；

横摆运动方程为：

其中，I_y为转动惯量，e为轮胎托距，l_f为前轮到车辆质心之间的距离，l_r为后轮到车辆质心之间的距离，为横摆角加速度；

根据结合所述横摆运动方程以及侧向运动方程计算所述侧倾系数以及横摆系数。

根据所述横摆运动方程计算所述横摆角加速度作为所述横摆系数。

优选的，判断侧倾和横摆的优先级，以优先级高的系数作为侧翻系数，具体为：

判断所述侧倾系数是否大于所述横摆系数，如果是则侧倾的优先级更高，以所述侧倾系数作为所述侧翻系数，否则横摆的优先级更高，以所述横摆系数作为所述侧翻系数。

通过比较侧倾系数和横摆系数的大小，判断两者的优先级。

优选的，判断所述侧翻系数是否超过设定阈值，如果是则进行侧翻控制，具体为：

侧倾系数的优先级更高时，判断所述侧倾系数是否超过设定阈值，如果是则修正横向载荷转移率实现侧翻控制；

横摆系数的优先级更高时，判断所述横摆系数是否超过设定阈值，如果是则修正横摆力矩实现侧翻控制。

优选的，修正横向载荷转移率具体为：

其中，Δf_lf为左前轮横向载荷转移率的修正量，Δf_rf为右前轮横向载荷转移率的修正量，Δf_lr为左后轮横向载荷转移率的修正量，Δf_rr为右后轮横向载荷转移率的修正量，ΔF_lf为左前轮载荷的变化量，ΔF_rf为右前轮载荷的变化量，ΔF_lr为左后轮载荷的变化量，ΔF_rr为右后轮载荷的变化量，m为整车质量，g为重力加速度。

车轮载荷的变化量为转弯载荷与未转弯时的正常载荷的差值。当车辆发生侧倾危险时，通过修正各车轮的横向载荷转移率维持车辆稳定。

优选的，修正横摆力矩具体为：

其中，ΔM为横摆力矩的修正量，ΔF_lf为左前轮制动力，ΔF_rr为右后轮制动力，t_f为轮距，δ_f为Ackerman角，α为车辆加速度。

当车辆发生横摆危险时，通过修正横摆力矩帮助车辆稳定下来。

优选的，本方法还包括：

根据所述状态参数计算滚动角度；

v_lr＝v_xcos(β)-ω_zl

v_rr＝v_xcos(β)+ω_zl

其中，v_lf为左前轮轮速，v_rf为右前轮轮速，v_lr为左后轮轮速，v_rr为右后轮轮速，v_x为重心速度，β为滚动角度，δ_s为转向角，δ_f为Ackerman角，ω_z为横摆角速度，l为轴距，t_f为轮距；

根据所述滚动角度修正车辆的实时滚动角度，根据修正后的实时滚动角度修正滚动能量，判断修正后的滚动能量是否超出设定值，如果是则进行制动控制。

本方法还提供车辆滚动稳定性指示器，估计车辆翻转的倾向。根据车辆的状态参数，比如偏航率、侧向加速度、车辆重心速度以及车辆的转向角。从这些状态参数中，计算车辆的滚动角度和车辆的转弯角度。通过计算得到的标准的滚动角度修正实时滚动角度。修正后的滚动角度用以修正滚动能量。根据滚动能量和滚动能量速率判断汽车车轮反转的可能性，或者车辆滚动的可能性，采取适当的制动措施。

实施例2

本发明的实施例2提供了汽车防侧翻装置，包括处理器以及存储器，所述存储器上存储有计算机程序，所述计算机程序被所述处理器执行时，实现上述实施例提供的汽车防侧翻方法。

具体的，汽车防侧翻方法包括以下步骤：

获取车辆当前的状态参数；

根据所述状态信息分别计算侧倾系数和横摆系数；

判断侧倾系数和横摆系数的优先级，以优先级高的系数作为侧翻系数；

判断所述侧翻系数是否超过设定阈值，如果是则进行侧翻控制。

本实施例提供的汽车防侧翻装置，用于实现上述汽车防侧翻方法，因此上述汽车防侧翻方法所具备的技术效果，汽车防侧翻装置同样具备，在此不再赘述。

实施例3

如图2所示，本发明的实施例3提供了防侧翻汽车，

包括汽车本体、传感器组以及所述汽车防侧翻装置，所述汽车本体包括整车控制器；

所述汽车防侧翻装置内置于所述汽车本体上，所述传感器组以及所述整车控制器用于检测车辆当前的状态参数。

汽车防侧翻装置用于从传感器组以及整车控制器处获取车辆当前的状态参数；所述汽车防侧翻装置还用于根据所述状态信息分别计算侧倾系数和横摆系数；判断侧倾系数和横摆系数的优先级，以优先级高的系数作为侧翻系数；断所述侧翻系数是否超过设定阈值，如果是则进行侧翻控制。

本发明实施例提供的防侧翻汽车，在现有汽车本体的基础上增加传感器组(sensor)及汽车防侧翻装置(ECU，Electronic Control Unit)。汽车本体包括整车控制器(VCU，Vehicle Control Unit)，传感器组包括：轮速传感器、横摆角传感器、侧向加速度传感器、偏航率传感器、偏航率传感器、转向角传感器，汽车防侧翻装置包括：数据处理单元(DPU，Data Processing Unit)、侧翻稳定性控制系统(RSC，Roll Stability Control)以及优先级决策系统(FPI，function priority and integration)。传感器组以及整车控制器分别与汽车防侧翻装置的数据处理单元连接；数据处理单元与优先级决策系统连接，优先级决策系统与侧翻稳定性控制系统连接，侧翻稳定性控制系统与汽车的制动执行部件的控制单元连接，例如电子真空泵的控制单元。

使用时，由传感器组以及整车控制器采集的状态参数并传输至数据处理单元，数据处理单元经处理将计算的侧倾系数和横摆系数传输至优先级决策系统以及侧翻稳定性控制系统，由优先级决策系统判断横摆和侧倾的优先级并将决策结果传输至侧翻稳定性控制系统，侧翻稳定性控制系统则综合数据处理单元以及优先级决策系统的处理结果获取侧翻系数，如果侧翻系数超过预定阀值，则产生制动信号和转向信号等，通过传输至汽车的相关制动部件和转向部件的控制单元进行主动干涉。

本实施例提供的防侧翻汽车，基于上述汽车防侧翻方法，因此上述汽车防侧翻方法所具备的技术效果，防侧翻汽车同样具备，在此不再赘述。

以上所述本发明的具体实施方式，并不构成对本发明保护范围的限定。任何根据本发明的技术构思所做出的各种其他相应的改变与变形，均应包含在本发明权利要求的保护范围内。