專利名稱：用于控制車輛的側(cè)向穩(wěn)定性的方法和裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種用于控制車輛的側(cè)向穩(wěn)定性的方法和裝置，其控 制車輛的橫擺角速率，以便于減弱由側(cè)向施加于車輛的外部擾動(dòng)引起 的傾覆力矩，從而避免車輛偏離行駛車道并避免交通事故。
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背景技術(shù)：
已經(jīng)開(kāi)發(fā)了許多用于車輛安全的控制技術(shù)，比如用于車輛穩(wěn)定行
駛的先進(jìn)安全車輛技術(shù)(ASV)。
此種控制技術(shù)(比如ASV技術(shù))采用了執(zhí)行對(duì)駕駛員使車輛轉(zhuǎn)向 的意圖低的直路進(jìn)行控制干預(yù)的方法，而對(duì)駕駛員使車輛轉(zhuǎn)向的意圖 15高的彎路不執(zhí)行控制干預(yù)，并且將控制移交給駕駛員。
然而，當(dāng)在車輛正沿彎路行駛的同時(shí)側(cè)向擾動(dòng)(比如側(cè)風(fēng))突然 施加于車輛時(shí)，由于側(cè)向擾動(dòng)引起的橫擺角分量而產(chǎn)生傾覆力矩。用 于車輛安全的控制技術(shù)存在的問(wèn)題是，它們沒(méi)有提供適當(dāng)?shù)目刂苹虼?施以抵消此種側(cè)向擾動(dòng)，使得駕駛員偏離他們要沿其行駛的道路，并 20因此可能發(fā)生嚴(yán)重的交通事故。
在背景部分公開(kāi)的上述信息只是用于增進(jìn)對(duì)本發(fā)明背景的理解， 并且因此其可能包含不形成對(duì)于本國(guó)本領(lǐng)域普通技術(shù)人員公知的現(xiàn)有 技術(shù)的信息。
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發(fā)明內(nèi)容
一方面，本發(fā)明提供了一種用于控制車輛的側(cè)向穩(wěn)定性的方法和 裝置，其控制車輛的橫擺角速率，以便于減弱當(dāng)發(fā)生側(cè)向擾動(dòng)時(shí)由側(cè) 向擾動(dòng)引起的傾覆力矩，從而避免車輛駛離行駛車道并使交通事故的 發(fā)生和危險(xiǎn)降到最小。 30 在更具體的方面，本發(fā)明提供了一種用于控制車輛的側(cè)向穩(wěn)定性
的裝置，當(dāng)發(fā)生側(cè)向擾動(dòng)時(shí)，該裝置穩(wěn)定車輛的運(yùn)行狀態(tài)。以本發(fā)明 的某些特定優(yōu)選方面為特征的裝置包括用于檢測(cè)側(cè)向擾動(dòng)的側(cè)向擾動(dòng)檢測(cè)單元；目標(biāo)橫擺角速率計(jì)算單元，其用于在檢測(cè)到側(cè)向擾動(dòng)時(shí)
計(jì)算駕駛員的轉(zhuǎn)向角；以及車輛橫擺角速率控制單元，其用于控制車 輛橫擺角速率，以便于減弱由側(cè)向擾動(dòng)引起的傾覆力矩，從而使得被 控制的車輛橫擺角速率趨進(jìn)于己計(jì)算的目標(biāo)橫擺角速率。 5 在某些實(shí)施方式例中，本發(fā)明提供了一種用于控制車輛的側(cè)向穩(wěn)
定性的裝置，當(dāng)發(fā)生側(cè)向擾動(dòng)時(shí)，該裝置穩(wěn)定車輛的運(yùn)行狀態(tài)，該裝
置包括用于檢測(cè)側(cè)向擾動(dòng)的側(cè)向擾動(dòng)檢測(cè)單元；目標(biāo)橫擺角速率計(jì)
算單元，其用于在檢測(cè)到側(cè)向擾動(dòng)時(shí)計(jì)算駕駛員的轉(zhuǎn)向角，并使用已 計(jì)算的駕駛員的轉(zhuǎn)向角以及包括車輛運(yùn)行狀態(tài)信息和車輛規(guī)格信息的
10車輛信息來(lái)計(jì)算目標(biāo)橫擺角速率；以及車輛橫擺角速率控制單元，其 用于控制車輛橫擺角速率，以便于減弱由側(cè)向擾動(dòng)引起的傾覆力矩， 從而使得被控制的車輛橫擺角速率趨進(jìn)于己計(jì)算的目標(biāo)橫擺角速率。
另外，在示例性的實(shí)施方式中，本發(fā)明提供了一種控制車輛的側(cè) 向穩(wěn)定性的方法，當(dāng)發(fā)生側(cè)向擾動(dòng)時(shí)該方法穩(wěn)定車輛的運(yùn)行狀態(tài)，該
15 方法包括(a)檢測(cè)側(cè)向擾動(dòng)的側(cè)向擾動(dòng)檢測(cè)步驟；(b)目標(biāo)橫擺角 速率計(jì)算步驟，該步驟在檢測(cè)到側(cè)向擾動(dòng)時(shí)計(jì)算駕駛員的轉(zhuǎn)向角，并 使用已計(jì)算的駕駛員的轉(zhuǎn)向角以及包括車輛運(yùn)行狀態(tài)信息和車輛規(guī)格 信息的車輛信息來(lái)計(jì)算目標(biāo)橫擺角速率；以及(c)車輛橫擺角速率控 制步驟，該步驟控制車輛橫擺角速率，以便于減弱由側(cè)向擾動(dòng)引起的
20 傾覆力矩，從而使得被控制的車輛橫擺角速率趨進(jìn)于已計(jì)算的目標(biāo)橫 擺角速率。
本發(fā)明包括一種機(jī)動(dòng)車輛，其包括如本文所述的用于控制車輛的 側(cè)向穩(wěn)定性的裝置。
要理解的是本文使用的術(shù)語(yǔ)"車輛"或"車輛的"或其他類似術(shù) 25 語(yǔ)通常包括下列的機(jī)動(dòng)車?yán)?，包括多功能運(yùn)動(dòng)車(SUV)和公共 汽車、卡車、各種商務(wù)車的客車，包括各種艇和船的船只，飛行器和 類似物。
本發(fā)明的上述特征和優(yōu)點(diǎn)從附圖和下面的詳細(xì)描述中將是顯而易 見(jiàn)的或者在附圖和下面的詳細(xì)描述中得以更加詳細(xì)地闡明，附圖合并 30 入并且形成本說(shuō)明書(shū)的一部分，附圖和下面的具體描述一起用于通過(guò) 實(shí)施例來(lái)解釋本發(fā)明的原理。


從下面的詳述結(jié)合附圖將更清楚地理解本發(fā)明的上述和其它目 的、特征和優(yōu)點(diǎn)，其中-5 圖1是根據(jù)本發(fā)明的用于控制側(cè)向穩(wěn)定性的裝置的框圖。
圖2是根據(jù)本發(fā)明的控制側(cè)向穩(wěn)定性的方法的流程圖。
圖3是示出當(dāng)發(fā)生側(cè)向擾動(dòng)時(shí)，基于側(cè)向穩(wěn)定性控制方法的應(yīng)用， 車輛橫擺角速率控制的模擬結(jié)果曲線圖。
圖4A到4C是模擬結(jié)果曲線圖，圖中示出當(dāng)在車輛沿直路行駛的 io同時(shí)發(fā)生側(cè)向擾動(dòng)時(shí)，在應(yīng)用側(cè)向穩(wěn)定性控制的情況下與在沒(méi)有應(yīng)用 側(cè)向穩(wěn)定性控制的情況下移動(dòng)度的比較。
圖5A到5C是模擬結(jié)果曲線圖，圖中示出當(dāng)在車輛沿彎路行駛的 同時(shí)發(fā)生側(cè)向擾動(dòng)時(shí)，在應(yīng)用側(cè)向穩(wěn)定性控制的情況下與在沒(méi)有應(yīng)用 側(cè)向穩(wěn)定性控制的情況下移動(dòng)度的比較。
1具體實(shí)施例方式
如本文所述，本發(fā)明的特征在于一種用于控制車輛的側(cè)向穩(wěn)定性 的裝置，當(dāng)發(fā)生側(cè)向擾動(dòng)時(shí)該裝置能穩(wěn)定車輛的性能，該裝置包括 用于檢測(cè)側(cè)向擾動(dòng)的側(cè)向擾動(dòng)檢測(cè)單元；目標(biāo)橫擺角速率計(jì)算單元， 20 其用于在檢測(cè)到側(cè)向擾動(dòng)時(shí)計(jì)算駕駛員的轉(zhuǎn)向角；以及車輛橫擺角速 率控制單元，其用于控制車輛橫擺角速率，以便于減弱由側(cè)向擾動(dòng)引 起的傾覆力矩，從而使得被控制的車輛橫擺角速率趨進(jìn)于已計(jì)算的目 標(biāo)橫擺角速率。
在本發(fā)明的某些優(yōu)選實(shí)施方式中，使用已計(jì)算的駕駛員的轉(zhuǎn)向角 25以及包括車輛運(yùn)行狀態(tài)信息和車輛規(guī)格信息的車輛信息計(jì)算目標(biāo)橫擺 角速率。在本發(fā)明的其他優(yōu)選實(shí)施方式中，側(cè)向擾動(dòng)檢測(cè)單元使用橫 擺角速率傳感器檢測(cè)側(cè)向擾動(dòng)。在其他的某些優(yōu)選實(shí)施方式中，目標(biāo) 橫擺角速率計(jì)算單元使用轉(zhuǎn)向角傳感器計(jì)算駕駛員的轉(zhuǎn)向角。
在其他的實(shí)施方式中，本發(fā)明包括一種用于控制車輛的側(cè)向穩(wěn)定 30 性的方法，該方法包括檢測(cè)車輛的側(cè)向擾動(dòng)，計(jì)算轉(zhuǎn)向角，以及控 制橫擺角速率，由此控制車輛的側(cè)向穩(wěn)定性。可根據(jù)如本文所述的任一實(shí)施方式執(zhí)行該方法。
本發(fā)明還可包括一種機(jī)動(dòng)車輛，其包括如本文所述的用于控制車 輛的側(cè)向穩(wěn)定性的裝置。
現(xiàn)在將參照附圖，其中在所有不同附圖中使用相同的附圖標(biāo)記來(lái) 5 標(biāo)注相同或類似的元件。
將參照

本發(fā)明的實(shí)施方式。
圖1是根據(jù)本發(fā)明的某些優(yōu)選實(shí)施方式的用于控制側(cè)向穩(wěn)定性的 裝置的框圖。
如圖1所示，用于在行駛的車輛中發(fā)生側(cè)向擾動(dòng)時(shí)穩(wěn)定車輛運(yùn)行 10 狀態(tài)的側(cè)向穩(wěn)定性控制裝置100可適當(dāng)?shù)匕?側(cè)向擾動(dòng)檢測(cè)單元110，
目標(biāo)橫擺角速率計(jì)算單元120，以及車輛橫擺角速率控制單元130。在
進(jìn)一步的實(shí)施方式中，側(cè)向穩(wěn)定性控制裝置100可適當(dāng)?shù)匕ㄓ糜?檢測(cè)轉(zhuǎn)向角的轉(zhuǎn)向角傳感器和用于檢測(cè)橫擺角速率的橫擺角速率傳感 器。
15 根據(jù)優(yōu)選實(shí)施方式，側(cè)向擾動(dòng)檢測(cè)單元110檢測(cè)側(cè)向擾動(dòng)。使用
橫擺角速率傳感器執(zhí)行該檢測(cè)。
當(dāng)檢測(cè)到側(cè)向擾動(dòng)時(shí)，目標(biāo)橫擺角速率計(jì)算單元120計(jì)算駕駛員
的轉(zhuǎn)向角，并使用已計(jì)算的駕駛員的轉(zhuǎn)向角以及包括但不限于車輛運(yùn) 行狀態(tài)信息和車輛規(guī)格信息的車輛信息來(lái)計(jì)算目標(biāo)橫擺角速率。
20 車輛橫擺角速率控制單元130控制車輛橫擺角速率，使得適當(dāng)?shù)?br> 由側(cè)向擾動(dòng)檢測(cè)單元110檢測(cè)的側(cè)向擾動(dòng)所產(chǎn)生的傾覆力矩被減弱，
并且使得被控制的車輛橫擺角速率趨進(jìn)于先前由目標(biāo)橫擺角速率計(jì)算
單元120計(jì)算的目標(biāo)橫擺角速率。
目標(biāo)橫擺角速率計(jì)算單元120使用轉(zhuǎn)向角傳感器適當(dāng)?shù)赜?jì)算上述
25的駕駛員的轉(zhuǎn)向角。
目標(biāo)橫擺角速率計(jì)算單元120可通過(guò)在采樣周期的間隔提取與采 樣數(shù)量相等的在側(cè)向擾動(dòng)檢測(cè)單元110檢測(cè)到側(cè)向擾動(dòng)的時(shí)間點(diǎn)之前 測(cè)量的轉(zhuǎn)向角，并適當(dāng)?shù)赜?jì)算與采樣數(shù)量相等的轉(zhuǎn)向角的平均值來(lái)適 當(dāng)?shù)赜?jì)算駕駛員的轉(zhuǎn)向角。因此，如果采樣周期是10秒，采樣數(shù)量是 30 5并且側(cè)向擾動(dòng)檢測(cè)單元110在50秒的時(shí)間點(diǎn)檢測(cè)到側(cè)向擾動(dòng)，則參 考檢測(cè)時(shí)間點(diǎn)是50秒的時(shí)間點(diǎn)，并且目標(biāo)橫擺角速率計(jì)算單元在0秒、10秒、20秒、30秒和40秒時(shí)從轉(zhuǎn)向角傳感器中適當(dāng)?shù)亟邮辙D(zhuǎn)向角， 并通過(guò)將這五個(gè)接收到的轉(zhuǎn)向角除以5 (即采樣數(shù)量)來(lái)計(jì)算平均值。 計(jì)算的平均值是駕駛員的轉(zhuǎn)向角。
目標(biāo)橫擺角速率計(jì)算單元120適當(dāng)?shù)赜?jì)算前輪轉(zhuǎn)向角，該轉(zhuǎn)向角 5用于從使用上述方法計(jì)算的駕駛員的轉(zhuǎn)向角來(lái)獲得目標(biāo)橫擺角速率。 在示例性的實(shí)施方式中，可使用下述方程1計(jì)算前輪轉(zhuǎn)向角
~=3*丄*(^ (1) y 180
前輪轉(zhuǎn)向角(弧度)
&駕駛員的轉(zhuǎn)向角(度數(shù)) 10 GR:齒輪齒速比
目標(biāo)橫擺角速率計(jì)算單元120通過(guò)基于第一車輛信息和第二車輛 信息和包括車輛運(yùn)行狀態(tài)信息和車輛規(guī)格信息的車輛信息適當(dāng)?shù)厍蠼?下述方程2的微分方程來(lái)適當(dāng)?shù)赜?jì)算目標(biāo)橫擺角速率，上述第一車輛 信息和第二車輛信息是使用由駕駛員的轉(zhuǎn)向角計(jì)算而得的前輪轉(zhuǎn)向角 15來(lái)適當(dāng)?shù)孬@得的。在下述方程2中，目標(biāo)橫擺角加速度是通過(guò)對(duì)目標(biāo)
橫擺角速率求微分獲得的分量
力"如;^+Ia (2) 《目標(biāo)橫擺角加速度(弧度/秒2)
^ :目標(biāo)橫擺角速率(弧度/秒) 20 ~:前輪轉(zhuǎn)向角(弧度)
K:第一車輛信息 T:第二車輛信息
使用包括在車輛信息中的車輛運(yùn)行狀態(tài)信息和車輛規(guī)格信息，可 適當(dāng)?shù)孬@得上述第一車輛信息K和第二車輛信息T。在優(yōu)選實(shí)施方式 25 中，使用例如但不限于組成車輛信息的車輛速度、車輛質(zhì)量、前輪比 拐彎力、后輪比拐彎力、從車輛的重心到車輛的前輪的距離、從車輛 的重心到車輛的后輪的距離以及轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的慣性力矩，可獲得第一和
第二車輛信息K和T。在某些優(yōu)選實(shí)施方式中，可使用下述方程3適 當(dāng)?shù)孬@得第一車輛信息，并可使用下述方程4適當(dāng)?shù)孬@得第二車輛信<formula>formula see original document page 10</formula>
V:車輛速度(米/秒)5 m:車輛質(zhì)量(千克)
//:從車輛的重心到前輪的距離(米)從車輛的重心到后輪的距離(米)/z:轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的慣性力矩(千克'米2)
&=2*《,，前輪比拐彎力(牛頓/弧度)10 C,=2*^， 后輪比拐彎力(牛頓/弧度)
圖2是根據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選方面的控制側(cè)向穩(wěn)定性的方法的流程圖。如圖2所示，用于在發(fā)生側(cè)向擾動(dòng)時(shí)穩(wěn)定車輛運(yùn)行狀態(tài)的側(cè)向穩(wěn)
定性控制方法包括檢測(cè)側(cè)向擾動(dòng)的側(cè)向擾動(dòng)檢測(cè)步驟200;當(dāng)檢測(cè)到側(cè)向擾動(dòng)時(shí)，計(jì)算駕駛員的轉(zhuǎn)向角并使用已計(jì)算的駕駛員的轉(zhuǎn)向角以15 及包括但不限于車輛運(yùn)行狀態(tài)信息和車輛規(guī)格信息的車輛信息來(lái)計(jì)算目標(biāo)橫擺角速率的目標(biāo)橫擺角速率計(jì)算步驟S202;以及車輛橫擺角速
率控制步驟S204，該步驟控制車輛橫擺角速率以減弱由側(cè)向擾動(dòng)引起的傾覆力矩，從而適當(dāng)?shù)厥贡豢刂频能囕v橫擺角速率趨進(jìn)于先前計(jì)算的目標(biāo)橫擺角速率。20 根據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式，在目標(biāo)橫擺角速率計(jì)算步驟S202中，
通過(guò)優(yōu)選地以采樣周期的間隔使用轉(zhuǎn)向角傳感器提取與采樣數(shù)量相等的在側(cè)向擾動(dòng)檢測(cè)步驟S200中檢測(cè)到側(cè)向擾動(dòng)的時(shí)間點(diǎn)之前測(cè)量的轉(zhuǎn)向角，并計(jì)算提取的與采樣數(shù)量相等的轉(zhuǎn)向角的平均值來(lái)優(yōu)選地計(jì)算上述駕駛員的轉(zhuǎn)向角。
25 包括車輛運(yùn)行狀態(tài)信息和車輛規(guī)格信息的上述車輛信息包括但不限于車輛速度、車輛質(zhì)量、前輪比拐彎力、后輪比拐彎力、從車輛
的重心到前輪的距離、從車輛的重心到后輪的距離以及轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的慣性力矩。
根據(jù)本發(fā)明的其他優(yōu)選實(shí)施方式，在目標(biāo)橫擺角速率計(jì)算步驟
30S202中，通過(guò)使用上述駕駛員的轉(zhuǎn)向角和車輛信息為目標(biāo)橫擺角速率建立微分方程，例如上述的方程2，并求解該微分方程來(lái)獲得目標(biāo)橫擺角速率。如上所述獲得的目標(biāo)橫擺角速率是可被適當(dāng)?shù)赜米髟谲囕v橫
擺角速率控制步驟S204中控制車輛橫擺角速率的參考的信息。
圖3是示出當(dāng)發(fā)生側(cè)向擾動(dòng)時(shí)，基于側(cè)向穩(wěn)定性控制方法的應(yīng)用，5車輛橫擺角速率控制的模擬結(jié)果曲線圖。關(guān)于側(cè)向擾動(dòng)輸入條件，以從0.5秒到2.5秒的適當(dāng)周期輸入側(cè)向擾動(dòng)，并且由于輸入的側(cè)向擾動(dòng)產(chǎn)生側(cè)力和傾覆力矩。
根據(jù)本發(fā)明，側(cè)向穩(wěn)定性控制方法優(yōu)選地是用于避免駕駛員因?yàn)橛蓚?cè)向擾動(dòng)產(chǎn)生的側(cè)力或傾覆力矩而離開(kāi)預(yù)定道路的方法。該方法適io當(dāng)?shù)貓?zhí)行控制，其方式使得通過(guò)控制車輛橫擺角速率來(lái)減弱由側(cè)向擾動(dòng)產(chǎn)生的橫擺角分量所產(chǎn)生的傾覆力矩，由此使得車輛橫擺角速率趨進(jìn)于行駛所需的目標(biāo)橫擺角速率。
如圖3所示，可以看出車輛橫擺角速率通過(guò)根據(jù)本發(fā)明的側(cè)向穩(wěn)定性控制方法的適當(dāng)應(yīng)用而趨進(jìn)于已計(jì)算的目標(biāo)橫擺角速率。在優(yōu)選15實(shí)施方式中，根據(jù)本發(fā)明的側(cè)向穩(wěn)定性控制方法執(zhí)行控制，使得車輛橫擺角速率趨進(jìn)于目標(biāo)橫擺角速率。
圖4A到4C是示例性的模擬結(jié)果曲線圖，其示出當(dāng)在車輛沿直路行駛的同時(shí)發(fā)生側(cè)向擾動(dòng)時(shí)，在應(yīng)用側(cè)向穩(wěn)定性控制的情況下與在不應(yīng)用側(cè)向穩(wěn)定性控制的情況下移動(dòng)度的比較。20 圖4A是曲線圖，其示出當(dāng)沒(méi)有發(fā)生側(cè)向擾動(dòng)時(shí)沿直路行駛的車輛
的示例性運(yùn)行狀態(tài)，該曲線圖被用作參考以確定當(dāng)發(fā)生側(cè)向擾動(dòng)時(shí)的移動(dòng)度。
圖4B是曲線圖，圖中示出在車輛沿直路行駛的同時(shí)當(dāng)側(cè)向擾動(dòng)發(fā)生了2秒(從0.5秒到2.5秒)時(shí)，由于其中沒(méi)有設(shè)置側(cè)向穩(wěn)定性控制25裝置而沒(méi)有應(yīng)用側(cè)向穩(wěn)定性控制的車輛的示例性運(yùn)行狀態(tài)。
圖4C是曲線圖，其示出在車輛沿直路行駛的同時(shí)當(dāng)側(cè)向擾動(dòng)發(fā)生了2秒(從0.5秒到2.5秒)時(shí)，由于其中設(shè)置側(cè)向穩(wěn)定性控制裝置而應(yīng)用側(cè)向穩(wěn)定性控制的車輛的示例性運(yùn)行狀態(tài)。
在圖4A、 4B和4C中，曲線圖的水平軸代表時(shí)間，其垂直軸代表30 車輛隨時(shí)間變化在側(cè)向方向上的移動(dòng)距離。
從圖4A中可以看出，由于適當(dāng)?shù)貨](méi)有發(fā)生側(cè)向擾動(dòng)，在整個(gè)時(shí)間范圍內(nèi)側(cè)向方向上的移動(dòng)距離是0。這表明車輛正在以正常狀態(tài)沿直路行駛。
如圖4B所示，由于發(fā)生側(cè)向擾動(dòng)，與正常狀態(tài)中的車輛相比，在
2秒的側(cè)向擾動(dòng)持續(xù)時(shí)間后的2.5秒的點(diǎn)處，沒(méi)有設(shè)置側(cè)向穩(wěn)定性控制5裝置的車輛在側(cè)向方向上移動(dòng)的距離等于或大于2米。在某些實(shí)例中，這樣的移動(dòng)可導(dǎo)致交通事故。
相反地，如圖4C所示，可以看出，當(dāng)發(fā)生與圖4B相同的側(cè)向擾動(dòng)時(shí)，與正常狀態(tài)中的車輛相比，在2.5秒的點(diǎn)處，設(shè)置側(cè)向穩(wěn)定性控制裝置的車輛在側(cè)向方向上移動(dòng)的距離等于或小于25厘米。因此，將io 如圖4C所示的設(shè)置側(cè)向穩(wěn)定性控制裝置的車輛與如圖4B所示沒(méi)有設(shè)置側(cè)向穩(wěn)定性控制裝置的車輛進(jìn)行比較，圖4C中的移動(dòng)距離與圖4B相比減少了2米。
因此，設(shè)置在沿直路行駛的車輛中的側(cè)向穩(wěn)定性控制裝置適當(dāng)?shù)乜刂栖囕v橫擺角速率，以便于在發(fā)生側(cè)向擾動(dòng)時(shí)減弱由側(cè)向擾動(dòng)帶來(lái)15的傾覆力矩，從而避免車輛離開(kāi)預(yù)定的道路并避免交通事故的發(fā)生和危險(xiǎn)。
圖5A到5C是模擬結(jié)果曲線圖，圖中示出當(dāng)在車輛沿彎路行駛的同時(shí)適當(dāng)?shù)匕l(fā)生側(cè)向擾動(dòng)時(shí)，在應(yīng)用側(cè)向穩(wěn)定性控制的情況下與在沒(méi)有應(yīng)用側(cè)向穩(wěn)定性控制的情況下移動(dòng)度的比較。20 圖5A是曲線圖，其示出當(dāng)沒(méi)有發(fā)生側(cè)向擾動(dòng)時(shí)沿彎路行駛的車輛
的運(yùn)行狀態(tài)，該圖被用作參考以確定當(dāng)適當(dāng)?shù)匕l(fā)生側(cè)向擾動(dòng)時(shí)車輛移動(dòng)度。
圖5B是曲線圖，其示出在車輛沿彎路行駛的同時(shí)，當(dāng)側(cè)向擾動(dòng)適當(dāng)?shù)匕l(fā)生了 2秒(從0.5秒到2.5秒)時(shí)，由于其中沒(méi)有設(shè)置側(cè)向穩(wěn)定25性控制裝置而沒(méi)有應(yīng)用側(cè)向穩(wěn)定性控制的車輛的運(yùn)行狀態(tài)。
圖5C是曲線圖，其示出在車輛沿彎路行駛的同時(shí)，當(dāng)側(cè)向擾動(dòng)適當(dāng)?shù)匕l(fā)生了2秒(從0.5秒到2.5秒)時(shí)，由于在其中設(shè)置側(cè)向穩(wěn)定性控制裝置而應(yīng)用了側(cè)向穩(wěn)定性控制的車輛的示例性運(yùn)行狀態(tài)。
在圖5A、 5B和5C中，曲線圖的水平軸代表時(shí)間，其垂直軸代表30車輛隨時(shí)間變化在側(cè)向方向上的移動(dòng)距離
圖5A示出在整個(gè)時(shí)間范圍內(nèi)車輛的正常行駛。從該圖中可以看出，在0秒點(diǎn)處車輛在側(cè)向方向上的移動(dòng)距離是0米，并且在2.5秒點(diǎn)處車輛在側(cè)向方向上的移動(dòng)距離是大約1.5米。
如圖5B所示，由于發(fā)生側(cè)向擾動(dòng)，與正常狀態(tài)中的車輛相比，在側(cè)向擾動(dòng)持續(xù)了 2秒后的2.5秒點(diǎn)處，沒(méi)有設(shè)置側(cè)向穩(wěn)定性控制裝置5的車輛在側(cè)向方向上移動(dòng)了 4米，比在正常狀態(tài)中的1.5米多出約2米。這樣的移動(dòng)可適當(dāng)?shù)貙?dǎo)致交通事故。
相反地，如圖5C所示，可以看出，盡管發(fā)生了與圖5B相同的側(cè)向擾動(dòng)，與正常狀態(tài)中的車輛相比，在2.5秒的點(diǎn)處，設(shè)置側(cè)向穩(wěn)定性控制裝置的車輛在側(cè)向方向上移動(dòng)了 1.7米，比在正常狀態(tài)中的1.5米io多出約25厘米。也就是說(shuō)，可以看出移動(dòng)距離相應(yīng)地非常短。這意味著與圖4B中的2米相比，移動(dòng)距離適當(dāng)?shù)販p少。
因此，設(shè)置在車輛中的側(cè)向穩(wěn)定性控制裝置控制車輛橫擺角速率，以便于當(dāng)在彎路以及圖4的直路中發(fā)生側(cè)向擾動(dòng)時(shí)，減弱由外界擾動(dòng)帶來(lái)的傾覆力矩，使得側(cè)向穩(wěn)定性控制裝置具有避免車輛離開(kāi)預(yù)定道15 路并避免交通事故的發(fā)生和危險(xiǎn)的優(yōu)點(diǎn)。
上述發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)在于控制車輛橫擺角速率，以便于在發(fā)生側(cè)向擾動(dòng)時(shí)減弱由外界擾動(dòng)帶來(lái)的傾覆力矩，從而避免車輛離開(kāi)道路并避免交通事故的發(fā)生和危險(xiǎn)。
盡管為了說(shuō)明的目的已公開(kāi)了本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式，但對(duì)于本20 領(lǐng)域技術(shù)人員要理解的是，在不背離如所附權(quán)利要求公開(kāi)的本發(fā)明的范圍和精神的情況下，可以進(jìn)行各種變更、添加和置換。
權(quán)利要求
1. 一種用于控制車輛的側(cè)向穩(wěn)定性的裝置，當(dāng)發(fā)生側(cè)向擾動(dòng)時(shí)所述裝置穩(wěn)定所述車輛的運(yùn)行狀態(tài)，所述裝置包括用于檢測(cè)側(cè)向擾動(dòng)的側(cè)向擾動(dòng)檢測(cè)單元；目標(biāo)橫擺角速率計(jì)算單元，其用于在檢測(cè)到所述側(cè)向擾動(dòng)時(shí)計(jì)算駕駛員的轉(zhuǎn)向角，并使用已計(jì)算的駕駛員的轉(zhuǎn)向角以及包括車輛運(yùn)行狀態(tài)信息和車輛規(guī)格信息的車輛信息來(lái)計(jì)算目標(biāo)橫擺角速率；以及車輛橫擺角速率控制單元，其用于控制車輛橫擺角速率，以便于減弱由所述側(cè)向擾動(dòng)引起的傾覆力矩，從而使得被控制的車輛橫擺角速率趨進(jìn)于已計(jì)算的目標(biāo)橫擺角速率。
2. 如權(quán)利要求1所述的裝置，其中所述側(cè)向擾動(dòng)檢測(cè)單元使用橫 擺角速率傳感器檢測(cè)所述側(cè)向擾動(dòng)。15
3. 如權(quán)利要求l所述的裝置，其中所述目標(biāo)橫擺角速率計(jì)算單元使用轉(zhuǎn)向角傳感器計(jì)算所述駕駛員的轉(zhuǎn)向角。
4. 如權(quán)利要求l所述的裝置，其中所述目標(biāo)橫擺角速率計(jì)算單元20通過(guò)以采樣周期的間隔提取數(shù)量與采樣數(shù)量相等的、在檢測(cè)到所述側(cè)向擾動(dòng)的時(shí)間點(diǎn)之前測(cè)量的轉(zhuǎn)向角，并計(jì)算與所述采樣數(shù)量相等的轉(zhuǎn) 向角的平均值來(lái)計(jì)算所述駕駛員的轉(zhuǎn)向角。
5. 如權(quán)利要求l所述的裝置，其中所述目標(biāo)橫擺角速率計(jì)算單元25通過(guò)基于使用已計(jì)算的駕駛員的轉(zhuǎn)向角計(jì)算的前輪轉(zhuǎn)向角以及使用所 述車輛信息獲得的第一車輛信息和第二車輛信息來(lái)求解下面的微分方 程而獲得所述目標(biāo)橫擺角速率 , 1 、《目標(biāo)橫擺角加速度(弧度/秒2 ) 30 目標(biāo)橫擺角速率(弧度/秒)~:前輪轉(zhuǎn)向角(弧度)K:第一車輛信息 T:第二車輛信息。
6.如權(quán)利要求5所述的裝置，其中使用所述車輛的速度、所述車 5輛的質(zhì)量、前輪比拐彎力、后輪比拐彎力、從所述車輛的重心到所述 車輛的前輪的距離、從所述車輛的重心到所述車輛的后輪的距離以及 轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的慣性力矩來(lái)獲得所述第一車輛信息K和所述第二車輛信息T。
7. —種控制車輛的側(cè)向穩(wěn)定性的方法，當(dāng)發(fā)生側(cè)向擾動(dòng)時(shí)所述方法穩(wěn)定所述車輛的運(yùn)行狀態(tài)，所述方法包括(a) 檢測(cè)側(cè)向擾動(dòng)的側(cè)向擾動(dòng)檢測(cè)步驟；(b) 目標(biāo)橫擺角速率計(jì)算步驟，該歩驟在檢測(cè)到所述側(cè)向擾動(dòng)時(shí)計(jì)算駕駛員的轉(zhuǎn)向角，并使用已計(jì)算的駕駛員的轉(zhuǎn)向角以及包括車輛運(yùn)行狀態(tài)信息和車輛規(guī)格信息的車輛信息來(lái)計(jì)算目標(biāo)橫擺角速率；以 及(C)車輛橫擺角速率控制步驟，該步驟控制車輛橫擺角速率，以 便于減弱由所述側(cè)向擾動(dòng)引起的傾覆力矩，從而使得被控制的車輛橫 擺角速率趨進(jìn)于已計(jì)算的目標(biāo)橫擺角速率。
8. 如權(quán)利要求7所述的方法，其中所述目標(biāo)橫擺角速率計(jì)算步驟 (b)通過(guò)以采樣周期的間隔提取與采樣數(shù)量相等的在檢測(cè)到所述側(cè)向擾動(dòng)的時(shí)間點(diǎn)之前測(cè)量的轉(zhuǎn)向角，并計(jì)算與所述采樣數(shù)量相等的轉(zhuǎn)向 角的平均值來(lái)計(jì)算所述駕駛員的轉(zhuǎn)向角。
9. 如權(quán)利要求7所述的方法，其中所述車輛信息包括所述車輛 的速度、所述車輛的質(zhì)量、前輪比拐彎力、后輪比拐彎力、從所述車 輛的重心到所述車輛的前輪的距離、從所述的車輛重心到所述車輛的 后輪的距離以及轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的慣性力矩。
10. —種用于控制車輛的側(cè)向穩(wěn)定性的裝置，當(dāng)發(fā)生側(cè)向擾動(dòng)時(shí)所 述裝置穩(wěn)定所述車輛的運(yùn)行狀態(tài)，所述裝置包括用于檢測(cè)側(cè)向擾動(dòng)的側(cè)向擾動(dòng)檢測(cè)單元，其中所述側(cè)向擾動(dòng)檢測(cè) 單元使用橫擺角速率傳感器檢測(cè)所述側(cè)向擾動(dòng)；目標(biāo)橫擺角速率計(jì)算單元，其用于在檢測(cè)到所述側(cè)向擾動(dòng)時(shí)使用 轉(zhuǎn)向角傳感器計(jì)算駕駛員的轉(zhuǎn)向角；以及車輛橫擺角速率控制單元，其用于控制車輛橫擺角速率，以便于 減弱由所述側(cè)向擾動(dòng)弓I起的傾覆力矩。
11.如權(quán)利要求io所述的用于控制車輛的側(cè)向穩(wěn)定性的裝置，其中所述車輛橫擺角速率控制單元進(jìn)一步使得被控制的車輛橫擺角速率 趨進(jìn)于己計(jì)算的目標(biāo)橫擺角速率。
12. 如權(quán)利要求IO所述的用于控制車輛的側(cè)向穩(wěn)定性的裝置，其 中使用已計(jì)算的駕駛員的轉(zhuǎn)向角以及包括車輛運(yùn)行狀態(tài)信息和車輛規(guī) 格信息的車輛信息來(lái)計(jì)算目標(biāo)橫擺角速率。
13. —種用于控制車輛的側(cè)向穩(wěn)定性的方法，其包括(a) 檢測(cè)車輛的側(cè)向擾動(dòng)；(b) 計(jì)算轉(zhuǎn)向角；以及 (C)控制橫擺角速率， 由此控制所述車輛的側(cè)向穩(wěn)定性。
14. 一種機(jī)動(dòng)車輛，其包括如權(quán)利要求1所述的用于控制車輛的側(cè) 向穩(wěn)定性的裝置。
15. —種機(jī)動(dòng)車輛，其包括如權(quán)利要求10所述的用于控制車輛的側(cè)向穩(wěn)定性的裝置。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種用于控制車輛的側(cè)向穩(wěn)定性的方法和裝置。當(dāng)發(fā)生側(cè)向擾動(dòng)時(shí)，該裝置穩(wěn)定車輛的運(yùn)行狀態(tài)。該裝置包括側(cè)向擾動(dòng)檢測(cè)單元、目標(biāo)橫擺角速率計(jì)算單元以及車輛橫擺角速率控制單元。側(cè)向擾動(dòng)檢測(cè)單元檢測(cè)側(cè)向擾動(dòng)。目標(biāo)橫擺角速率計(jì)算單元在檢測(cè)到側(cè)向擾動(dòng)時(shí)計(jì)算駕駛員的轉(zhuǎn)向角，并利用已計(jì)算的駕駛員的轉(zhuǎn)向角和車輛信息(包括車輛運(yùn)行狀態(tài)信息和車輛規(guī)格信息)計(jì)算目標(biāo)橫擺角速率。車輛橫擺角速率控制單元控制車輛橫擺角速率，以便于減弱由側(cè)向擾動(dòng)引起的傾覆力矩，從而使得受控制的車輛橫擺角速率趨進(jìn)于已計(jì)算的目標(biāo)橫擺角速率。
文檔編號(hào)B60W30/00GK101456418SQ20081017183
公開(kāi)日2009年6月17日 申請(qǐng)日期2008年11月12日 優(yōu)先權(quán)日2007年12月12日
發(fā)明者李仲烈, 申?yáng)|晧 申請(qǐng)人:現(xiàn)代自動(dòng)車株式會(huì)社