專利名稱：：提高車輛轉(zhuǎn)彎制動(dòng)側(cè)向穩(wěn)定性的增強(qiáng)型汽車abs系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
：本發(fā)明涉及一種提高車輛轉(zhuǎn)彎制動(dòng)側(cè)向穩(wěn)定性的剎車防抱死系統(tǒng)。技術(shù)背景-隨著道路交通條件的改善以及汽車技術(shù)的進(jìn)步，車輛的速度不斷提高，車流的密集化曰益嚴(yán)重，人們對(duì)車輛主動(dòng)安全性能的要求日益提高。很多交通事故報(bào)告中常這樣說明事故的原因一車輛側(cè)滑失控，研究分析，車速在80km/h—100km/h時(shí)，40%的行車事故與車輛側(cè)滑失控有關(guān)，而當(dāng)車速在160km/h以上時(shí)，100%的行車事故與車輛的側(cè)滑失控有關(guān)?？梢?，如何提高車輛在極限工況下的側(cè)向穩(wěn)定性能，對(duì)車輛主動(dòng)安全性能的提高有重要的意義。ABS系統(tǒng)僅通過控制車輛的縱向滑移率，保證車輛制動(dòng)的動(dòng)力學(xué)性能，而側(cè)向穩(wěn)定性無法保證，當(dāng)側(cè)向力不足以維持車輛轉(zhuǎn)彎時(shí)，車輛就會(huì)失去操縱穩(wěn)定性，發(fā)生激轉(zhuǎn)、甩尾等危險(xiǎn)工況。ESP系統(tǒng)在這種主動(dòng)安全性提高的要求下應(yīng)運(yùn)而生，實(shí)際上單從ESP系統(tǒng)控制的機(jī)理就是利用ABS對(duì)單個(gè)車輪的制動(dòng)力的控制來保證側(cè)向穩(wěn)定性能。該系統(tǒng)是當(dāng)汽車在物理極限范圍內(nèi)且駕駛員即將喪失對(duì)汽車的操控性時(shí)，有效地利用車輛與路面的附著系數(shù)潛力，通過在單一車輪上施加制動(dòng)力來產(chǎn)生橫擺力矩，使汽車產(chǎn)生附加的轉(zhuǎn)向來修正即將產(chǎn)生的不足或過度轉(zhuǎn)向。但就國(guó)內(nèi)目前發(fā)展現(xiàn)狀而言，ESP系統(tǒng)的裝車率尚非常低，而ABS系統(tǒng)已經(jīng)是所有車的標(biāo)準(zhǔn)配置，如果ABS能進(jìn)行改進(jìn)以提高車輛的側(cè)向穩(wěn)定性，那么就可以在大大降低車輛成本的同時(shí)，有效改善交通安全。眾所周知，ABS系統(tǒng)僅在駕駛員制動(dòng)時(shí)起作用，如果想改進(jìn)ABS系統(tǒng)以部分替代ESP系統(tǒng)的作用，就需要分析在ESP起作用的行駛工況中，駕駛員是否進(jìn)行制動(dòng)的比例，如果在這些工況中制動(dòng)的比例較低，ABS無法起作用，僅是ESP系統(tǒng)起作用，那么改進(jìn)ABS提高車輛的穩(wěn)定性對(duì)改善交通安全所起的作用將會(huì)非常有限。通過對(duì)ESP起作用的工況中駕駛員的反應(yīng)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，發(fā)現(xiàn)在直線行駛中，68%的駕駛員在轉(zhuǎn)向之前制動(dòng)，彎道行駛工況中，有57%的駕駛員在轉(zhuǎn)向之前或轉(zhuǎn)向過程中制動(dòng)?？梢娡ㄟ^改進(jìn)ABS系統(tǒng)提高車輛的穩(wěn)定性，將在ESP系統(tǒng)起作用的大部分工況中有效改善交通安全。根據(jù)現(xiàn)有ABS系統(tǒng)的硬件資源，如何提高汽車側(cè)向穩(wěn)定性能，進(jìn)一步研究和探索ABS系統(tǒng)的控制邏輯，是本發(fā)明的關(guān)鍵。
發(fā)明內(nèi)容ESP系統(tǒng)可以精確的分配車輪的制動(dòng)力，保證車輛的側(cè)向穩(wěn)定性能，即使駕駛員未對(duì)車輛進(jìn)行制動(dòng)，系統(tǒng)仍能通過對(duì)液壓系統(tǒng)的控制得到穩(wěn)定車輛所需的制動(dòng)力，防止車輛極限工3況下的激轉(zhuǎn)、甩尾。但其成本太高，裝車率非常低，無法有效的提高車輛的主動(dòng)安全性能，而ABS系統(tǒng)已經(jīng)是所有車的標(biāo)準(zhǔn)配置，但ABS系統(tǒng)僅考慮了車輛的縱向性能，無法從整車動(dòng)力學(xué)的角度提高制動(dòng)時(shí)車輛的側(cè)向穩(wěn)定性能，雖然后來出現(xiàn)的EHB系統(tǒng)對(duì)現(xiàn)有的ABS進(jìn)行了改進(jìn)，但其仍然只是從制動(dòng)效能最大出發(fā)，分配前后輪制動(dòng)壓力，使車輛的制動(dòng)力分配曲線盡可能接近理想的制動(dòng)力分配曲線，最大限度的利用路面所能提供的最大附著力，車輛的側(cè)向性能沒有顯著的提高，車輛的運(yùn)動(dòng)更無法體現(xiàn)出駕駛員的駕駛意愿。為此，本發(fā)明的目的是對(duì)現(xiàn)有的ABS系統(tǒng)進(jìn)行了改進(jìn)，嘗試提出了一種準(zhǔn)確性ABS的系統(tǒng)，即提高車輛轉(zhuǎn)彎制動(dòng)側(cè)向穩(wěn)定性的增強(qiáng)型汽車ABS系統(tǒng)，該系統(tǒng)兼顧轉(zhuǎn)彎制動(dòng)過程中駕駛員的行駛意圖的判別，從整車縱向制動(dòng)性能和側(cè)向穩(wěn)定性能的協(xié)調(diào)控制出發(fā)，來動(dòng)態(tài)調(diào)節(jié)汽車內(nèi)外側(cè)車輪的制動(dòng)力，糾正車輛的過度與不足轉(zhuǎn)向趨勢(shì)，從而一定程度上提高了轉(zhuǎn)彎制動(dòng)過程中的側(cè)向穩(wěn)定性能。本發(fā)明的上述目的通過以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)提高車輛轉(zhuǎn)彎制動(dòng)側(cè)向穩(wěn)定性的增強(qiáng)型ABS系統(tǒng)，其特征在于用線性二自由度車輛模型描述駕駛員的行駛意圖，根據(jù)行駛意圖與實(shí)際車輛運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的偏差判斷車輛的不足轉(zhuǎn)向與過度轉(zhuǎn)向趨勢(shì)，由控制機(jī)構(gòu)動(dòng)態(tài)調(diào)整車輪ABS滑移率工作區(qū)間，如果為過度轉(zhuǎn)向，根據(jù)橫擺角速度偏差的大小動(dòng)態(tài)增大車輛外側(cè)車輪的ABS滑移率工作區(qū)間并相應(yīng)減小內(nèi)側(cè)車輪的ABS滑移率工作區(qū)間，如果為不足轉(zhuǎn)向工況，則動(dòng)態(tài)增大內(nèi)側(cè)車輪的ABS滑移率工作區(qū)間并相應(yīng)減小外側(cè)車輪的ABS滑移率工作區(qū)間。常規(guī)的ABS系統(tǒng)通過對(duì)觀測(cè)到的輪胎滑移率與系統(tǒng)滑移率上下限值進(jìn)行比較，調(diào)整制動(dòng)液壓系統(tǒng)的狀態(tài)，從而使車輛的制動(dòng)效能最大。而有些緊急制動(dòng)的工況下(如轉(zhuǎn)彎制動(dòng)、緊急避障等)，由于車輛前軸或后軸側(cè)向性能的降低，會(huì)出現(xiàn)過度轉(zhuǎn)向或不足轉(zhuǎn)向的危險(xiǎn)工況，使車輛的操縱穩(wěn)定性大為降低，所以駕駛員希望在制動(dòng)性能盡量保持不變的情況下，車輛有更好的側(cè)向性能，以使車輛有足夠的轉(zhuǎn)向能力跟隨駕駛員的意愿回到期望的行駛路徑上來。描述車輛側(cè)向運(yùn)動(dòng)的一個(gè)基本量是車輛橫擺角速度，對(duì)駕駛員意愿的表征可以通過二自由度模型來實(shí)現(xiàn)，通過實(shí)際的橫擺角速度與理想的橫擺角速度進(jìn)行比較，判斷車輛是過度轉(zhuǎn)向趨勢(shì)還是不足轉(zhuǎn)向趨勢(shì)。如果是過度轉(zhuǎn)向趨勢(shì)，控制系統(tǒng)將根據(jù)實(shí)際橫擺角速度與理想橫擺角速度偏差的大小，增大車輛外側(cè)車輪ABS工作的上下限值，并相應(yīng)的減小內(nèi)側(cè)車輪ABS工作的上下限值，以使車輛外側(cè)車輪的制動(dòng)力增大而內(nèi)側(cè)車輪制動(dòng)力減小，以產(chǎn)生一個(gè)補(bǔ)償?shù)臋M擺力矩減輕車輛的過度轉(zhuǎn)向趨勢(shì)；類似的，不足轉(zhuǎn)向工況時(shí)，車輛的內(nèi)側(cè)車輪滑移率上下限值增大，而外側(cè)車輪滑移率上下限值減小，以減輕車輛不足轉(zhuǎn)向趨勢(shì)。本發(fā)明與現(xiàn)有的ABS系統(tǒng)相比具有以下優(yōu)點(diǎn)1、本發(fā)明的一種提高車輛轉(zhuǎn)彎制動(dòng)時(shí)側(cè)向穩(wěn)定性系統(tǒng)，可以有效的減輕制動(dòng)轉(zhuǎn)彎工況下的側(cè)滑甩尾等危險(xiǎn)工況，提高了車輛的主動(dòng)安全性能。2、從整車動(dòng)力學(xué)的角度出發(fā)，保證車輛制動(dòng)效能的前提下，兼顧駕駛員的行駛意圖，更為精確的分配車輪的制動(dòng)力，提高轉(zhuǎn)彎制動(dòng)極限工況下的操縱穩(wěn)定性。3、充分利用了現(xiàn)有的ABS系統(tǒng)的硬件資源，系統(tǒng)簡(jiǎn)單有效，為ABS系統(tǒng)的研究提供了一種新的思路。圖l輪胎滑移率與附著系數(shù)示意圖；圖2常規(guī)型ABS系統(tǒng)滑移率工作區(qū)間；圖3改進(jìn)型ABS滑移率控制區(qū)間；圖4制動(dòng)轉(zhuǎn)彎工況下輪胎受力示意圖；圖5車輛過度轉(zhuǎn)向工況示意圖；圖6過度轉(zhuǎn)向工況車輛外側(cè)車輪l、3ABS滑移率工作區(qū)間變動(dòng)方向示意圖；圖7過度轉(zhuǎn)向工況車輛內(nèi)側(cè)車輪2、4ABS滑移率工作區(qū)間變動(dòng)方向示意圖；圖8車輛不足轉(zhuǎn)向工況示意圖；圖9不足轉(zhuǎn)向工況車輛外側(cè)車輪l、3ABS滑移率工作區(qū)間變動(dòng)方向示意圖；圖10不足轉(zhuǎn)向工況車輛內(nèi)側(cè)車輪2、4ABS滑移率工作區(qū)間變動(dòng)方向示意圖；圖ll本系統(tǒng)的工作過程圖。具體實(shí)施例方式下面結(jié)合附圖所示實(shí)施例詳細(xì)介紹本發(fā)明的具體內(nèi)容。1、駕駛員期望行駛路徑的計(jì)算汽車本身是一個(gè)復(fù)雜的非線性系統(tǒng)，車輛二自由度模型由于忽略了懸架、轉(zhuǎn)向等系統(tǒng)的影響，直接以前輪轉(zhuǎn)角作為輸入，車輛二自由度模型的穩(wěn)態(tài)響應(yīng)可以較好的反應(yīng)駕駛員期望的車輛行駛路徑，故有(A^+A:2)—+丄("夂—M2—夂5=聯(lián)立上面兩式，可得化w/〖w/Z5,附￡2A，1乂"為車輛質(zhì)心至前軸的距離，6為車輛質(zhì)心至后軸的距離，^為前軸側(cè)偏剛度，^為后軸側(cè)偏剛度，5為前輪轉(zhuǎn)角，A為車輛橫擺角速度，￡為軸距，v為車輛側(cè)向速度，"為車輛縱向速度，《稱為穩(wěn)定性因數(shù)。2、判斷駕駛員的行駛意圖如果緊急制動(dòng)時(shí)，車輛的橫擺角速度大于理想的橫擺角速度，車輛出現(xiàn)過度轉(zhuǎn)向趨勢(shì)，控制系統(tǒng)將增大車輛外側(cè)車輪的滑移率上下限值，并相應(yīng)減小內(nèi)側(cè)車輪滑移率上下限值；車輪的橫擺角速度大于理想的橫擺角速度，車輛出現(xiàn)不足轉(zhuǎn)向趨勢(shì)，系統(tǒng)將增大車輛內(nèi)側(cè)車輪的滑移率的上下限值，并相應(yīng)減小外側(cè)車輪滑移率的上下限值。表1判斷邏輯<table>tableseeoriginaldocumentpage6</column></row><table>其中，A。為車輛名義橫擺角速度注車輛左前輪、2—車輛右前輪、3—車輛左后輪、4—車輛右后輪3、改變車輪滑移率上下限值圖l為輪胎的附著系數(shù)曲線，隨著滑移率的減小，輪胎的側(cè)向附著系數(shù)增大，車輛的側(cè)向性能增強(qiáng)。參考圖4，如果此時(shí)車輛出現(xiàn)過度轉(zhuǎn)向趨勢(shì)，控制系統(tǒng)將增大外側(cè)車輪(車輪1、車輪3)的滑移率上下限值，并減小內(nèi)側(cè)車輪(車輪2、車輪4)的滑移率上下限值。車輪l的滑移率增加了A^，其所產(chǎn)生的補(bǔ)償穩(wěn)定橫擺力矩為<formula>formulaseeoriginaldocumentpage6</formula>車輪3的滑移率增加了A^，其所產(chǎn)生的補(bǔ)償穩(wěn)定橫擺力矩為車輪2的滑移率減小了A&，其所產(chǎn)生的補(bǔ)償穩(wěn)定橫擺力矩為yw23義"w"3義2、w"車輪4的滑移率減小了AA4，其所產(chǎn)生的補(bǔ)償穩(wěn)定橫擺力矩為故，車輛改變內(nèi)外側(cè)車輪的滑移率上下限值產(chǎn)生的補(bǔ)償橫擺力矩為AM^=嵐m+AMrw2+AMrw3+AMyw43.1車輛過度轉(zhuǎn)向工況控制對(duì)比普通ABS系統(tǒng)在出現(xiàn)如圖5所示的過度轉(zhuǎn)向工況時(shí)，由于軸荷的轉(zhuǎn)移外側(cè)車輪的制動(dòng)力大于內(nèi)側(cè)車輪，這種制動(dòng)力的差異將產(chǎn)生一個(gè)糾正過度轉(zhuǎn)向的穩(wěn)定力矩，但該力矩太小，即使駕駛員全力制動(dòng)也不足以糾正車輛的過度轉(zhuǎn)向，車輛無法回到駕駛員期望的行駛路徑上來，車輛制動(dòng)時(shí)的方向穩(wěn)定性無法得到保證，車輛極易出現(xiàn)側(cè)滑甩尾等危險(xiǎn)工況。而在過度轉(zhuǎn)向工況下，改進(jìn)型ABS將增大外側(cè)車輪l、3滑移率工作區(qū)間的上下限值，以使外側(cè)車輪的制動(dòng)力保持在一個(gè)較高的范圍，并減小內(nèi)側(cè)車輪2、4滑移率工作區(qū)間的上下限值，適當(dāng)減小內(nèi)側(cè)車輪的制動(dòng)力，參考圖6圖7。這種制動(dòng)力的分配差異將產(chǎn)生一個(gè)糾正車輛過度轉(zhuǎn)向趨勢(shì)的穩(wěn)定橫擺力矩，使車輛回到駕駛員期望的行駛路徑上來。3.2車輛不足轉(zhuǎn)向控制對(duì)比普通ABS系統(tǒng)在車輛出現(xiàn)如圖8不足轉(zhuǎn)向工況時(shí)，軸荷的轉(zhuǎn)移將加劇車輛的不足轉(zhuǎn)向趨勢(shì)，易使車輛滑出路面，這將需要駕駛員不斷調(diào)整方向盤的輸入，以使車輛回到期望的路徑上來，這大大增加了駕駛員的疲勞，降低了車輛的安全性。而在這種工況下，改進(jìn)型ABS將增大外側(cè)車輪2、4滑移率工作區(qū)間的上下限值，以使內(nèi)側(cè)車輪的制動(dòng)力保持在一個(gè)較高的范圍，并減小外側(cè)車輪1、3滑移率工作區(qū)間的上下限值，適當(dāng)減小內(nèi)側(cè)車輪的制動(dòng)力，參考圖。這種制動(dòng)力的分配差異將產(chǎn)生一個(gè)糾正不足轉(zhuǎn)向趨勢(shì)的穩(wěn)定橫擺力矩，使車輛回到駕駛員期望的行駛路徑上來。該系統(tǒng)的具體工作過程是步驟一計(jì)算駕駛員期望的行駛路徑在轉(zhuǎn)彎制動(dòng)工況時(shí)，根據(jù)車輛駕駛員的方向盤輸入及車輛的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)，依據(jù)車輛二自由度線性模型，計(jì)算車輛理想的行駛路徑(理想車輛橫擺角速度)。步驟二判斷車輛過度轉(zhuǎn)向不足轉(zhuǎn)向趨勢(shì)理想的車輛橫擺角速度與車輛實(shí)際的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)相比較，判斷車輛是過度轉(zhuǎn)向還是不足轉(zhuǎn)向趨勢(shì)。步驟三動(dòng)態(tài)調(diào)整車輪ABS滑移率工作區(qū)間如果是過度轉(zhuǎn)向，控制系統(tǒng)將根據(jù)理想橫擺角速度與實(shí)際橫擺角速度偏差的大小動(dòng)態(tài)增大車輪外側(cè)車輪的ABS滑移率工作區(qū)間，減小內(nèi)側(cè)車輪的ABS滑移率工作區(qū)間，以產(chǎn)生一個(gè)糾正過度轉(zhuǎn)向的穩(wěn)定橫擺力矩；如果是不足轉(zhuǎn)向，控制系統(tǒng)將動(dòng)態(tài)增大內(nèi)側(cè)車輪的ABS滑移率工作區(qū)間，減小外側(cè)車輪的ABS滑移率工作區(qū)間，以產(chǎn)生一個(gè)糾正不足轉(zhuǎn)向的穩(wěn)定橫擺力矩。權(quán)利要求1、一種提高車輛轉(zhuǎn)彎制動(dòng)側(cè)向穩(wěn)定性的增強(qiáng)型汽車ABS系統(tǒng)，其特征在于用線性二自由度車輛模型描述駕駛員的行駛意圖，根據(jù)行駛意圖與實(shí)際車輛運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的偏差判斷車輛的不足轉(zhuǎn)向與過度轉(zhuǎn)向趨勢(shì)，由控制機(jī)構(gòu)動(dòng)態(tài)調(diào)整車輪ABS滑移率工作區(qū)間，如果為過度轉(zhuǎn)向，根據(jù)橫擺角速度偏差的大小動(dòng)態(tài)增大車輛外側(cè)車輪的ABS滑移率工作區(qū)間并相應(yīng)減小內(nèi)側(cè)車輪的ABS滑移率工作區(qū)間，如果為不足轉(zhuǎn)向工況，則動(dòng)態(tài)增大內(nèi)側(cè)車輪的ABS滑移率工作區(qū)間并相應(yīng)減小外側(cè)車輪的ABS滑移率工作區(qū)間。2、根據(jù)權(quán)利要求1所述的提高車輛轉(zhuǎn)彎制動(dòng)側(cè)向穩(wěn)定性的增強(qiáng)型ABS系統(tǒng)，其特征在于所說的駕駛員的行駛意圖是根據(jù)車輛駕駛員的方向盤輸入及車輛的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)，利用線性二自由度車輛模型確定駕駛員期望的行駛路徑即理想車輛橫擺角速度<formula>formulaseeoriginaldocumentpage2</formula>fl為車輛質(zhì)心至前軸的距離，6為車輛質(zhì)心至后軸的距離，^為前軸側(cè)偏剛度，^為后軸側(cè)偏剛度，5為前輪轉(zhuǎn)角，^為車輛橫擺角速度，Z為軸距，v為車輛側(cè)向速度，"為車輛縱向速度，《稱為穩(wěn)定性因數(shù)。3、根據(jù)權(quán)利要求1所述的提高車輛轉(zhuǎn)彎制動(dòng)側(cè)向穩(wěn)定性的增強(qiáng)型ABS系統(tǒng)，其特征在于所說的動(dòng)態(tài)調(diào)整車輪ABS滑移率工作區(qū)間是如果是過度轉(zhuǎn)向，控制系統(tǒng)將根據(jù)理想橫擺角速度與實(shí)際橫擺角速度偏差的大小動(dòng)態(tài)增大車輪外側(cè)車輪的ABS滑移率工作區(qū)間，減小內(nèi)側(cè)車輪的ABS滑移率工作區(qū)間，以產(chǎn)生一個(gè)糾正過度轉(zhuǎn)向的穩(wěn)定橫擺力矩；如果是不足轉(zhuǎn)向，控制系統(tǒng)將動(dòng)態(tài)增大內(nèi)側(cè)車輪的ABS滑移率工作區(qū)間，減小外側(cè)車輪的ABS滑移率工作區(qū)間，以產(chǎn)生一個(gè)糾正不足轉(zhuǎn)向的穩(wěn)定橫擺力矩。全文摘要本發(fā)明涉及一種提高車輛轉(zhuǎn)彎制動(dòng)側(cè)向穩(wěn)定性的增強(qiáng)型汽車ABS系統(tǒng)，屬于提高車輛轉(zhuǎn)彎制動(dòng)側(cè)向穩(wěn)定性的剎車防抱死系統(tǒng)。其目的在于從整車動(dòng)力學(xué)的角度出發(fā)，兼顧駕駛員的行駛意圖，提高車輛制動(dòng)轉(zhuǎn)彎工況下的側(cè)向穩(wěn)定性能。該系統(tǒng)通過車輛線性二自由度模型估計(jì)駕駛員的行駛意圖，結(jié)合轉(zhuǎn)彎制動(dòng)工況下實(shí)際車輛運(yùn)動(dòng)狀態(tài)與駕駛員期望運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的偏差，判斷車輛過度轉(zhuǎn)向或不足轉(zhuǎn)向的趨勢(shì)，在保持車輛制動(dòng)效能的前提下，動(dòng)態(tài)改變外側(cè)車輪與內(nèi)側(cè)車輪的ABS滑移率工作區(qū)間，這樣產(chǎn)生的制動(dòng)力的差異將使車輛迅速回到穩(wěn)定狀態(tài)，避免了甩尾側(cè)滑等危險(xiǎn)工況，大大提高了車輛的轉(zhuǎn)彎制動(dòng)工況下的側(cè)向穩(wěn)定性能。文檔編號(hào)B60T8/1755GK101323300SQ200810050868公開日2008年12月17日申請(qǐng)日期2008年6月25日優(yōu)先權(quán)日2008年6月25日發(fā)明者欣管,董益亮,袁昌碧,譙艷娟,健郭,高鎮(zhèn)海申請(qǐng)人:吉林大學(xué)