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技术领域

本发明涉及汽车技术领域，特别涉及一种车辆稳定性控制方法。

背景技术

近年来，车辆高速化、驾驶人员非职业化和车流密集化的趋势日 益明显，车辆在高速下失稳而引发的道路交通事故日益增多。为了保 证车辆在极限工况下的操纵稳定性和安全，电子稳定程序 (ElectronicStabilityProgram，简称ESP)被逐渐应用在了车辆。 ESP可以独立于驾驶员对车辆的动力学特性进行控制，即通过控制车 轮的制动力和发动机的输出力矩来控制汽车的横摆角速度并将侧偏 角限制在一定范围内，从而防止车辆出现过度转向和不足转向等危险 工况。

电子稳定控制系统成为现代汽车主动安全技术研究的热点。目前 车辆电子稳定系统关键技术主要为Bosch、Continental、Teves及 TRW等几家国际汽车电子产品供应商所掌握，国内仍停留在研发阶段， 现有的技术针对车辆稳定性，特别是转向制动稳定性系统及控制方法 都有了一定的研究。但是，这些方法却存在着与当前的车辆实际情况、 车辆当前行驶工况以及驾驶员制动意图联系不紧密的问题。因此，现 有的技术还有所不足，距离在实车上的实际应用还存在着一定的距 离。

研究一种车辆稳定性控制方法就显得非常有意义了。

发明内容

本发明的目的在解决现有的转向制动控制策略与实车应用联系 不紧密，难以实用化的问题。针对当前车辆的实际使用工况，提出一 种合理、实际、有效的车辆转弯制动工况下车辆稳定性控制方法。

为解决上述技术问题，本发明是采用如下技术方案实现的：

根据车辆不同的工况，依据车速对横摆角速度门限值进行合理的 修正，确保车辆不同行驶工况下横摆角速度门限值的准确；根据车辆 不同的行驶工况，先后采用减小内后轮制动转矩、减小内前轮制动转 矩和增加外前轮制动转矩三种方法合理进行车辆转向制动时的稳定 性控制，进一步提高了车辆的稳定性；减小内后轮制动转矩控制中区 分常规工况和高速不稳定工况，并分别采用不同的算法和参数进行稳 定性控制，提高了控制的灵敏度；在进行转向制动控制时，对制动转 矩减小量进行斜率限制，防止了制动转矩的突变，改善了车辆的平顺 性；综合考虑驾驶员制动意图和车辆侧向加速度的影响，通过车辆实 时状态修正控制，确保控制的合理性。

通过以下的描述并结合附图，本发明将变得更加清晰，这些附图 用于解释本发明的实施例。

附图说明

图1为本发明所述的车辆稳定性控制方法控制流程图

图2为本发明所述的车辆稳定性控制方法中涉及的ω_rLim1特性曲线

图3为本发明所述的车辆稳定性控制方法中涉及的内后轮转向制动 控制流程图

图4为本发明所述的车辆稳定性控制方法中涉及的lPω_rLim1Eb特性 曲线

图5为本发明所述的车辆稳定性控制方法中涉及的lP_uch特性曲线

图6为本发明所述的车辆稳定性控制方法中涉及的lP_GBir特性曲线

图7为本发明所述的车辆稳定性控制方法中涉及的lP_GΔωB特性曲线

图8为本发明所述的车辆稳定性控制方法中涉及的lω_rLim2特性曲线

图9为本发明所述的车辆稳定性控制方法中涉及的内前轮转向制动 控制流程图

图10为本发明所述的车辆稳定性控制方法中涉及的lP_Ay特性曲线

图11为本发明所述的车辆稳定性控制方法中涉及的lP_GBif特性曲线

图12为本发明所述的车辆稳定性控制方法中涉及的lω_rLim3特性曲 线。

具体实施方式

为了加深对本发明的理解，下面结合附图和实施例对本发明进一 步说明，该实施例仅用于解释本发明，并不对本发明的保护范围构成 限定。

下面结合附图对本发明作详细的描述：

参阅图1，本发明所述的车辆稳定性控制方法核心部分主要包 括减小内后轮制动转矩算法、减小内前轮制动转矩算法和增加外前轮 制动转矩算法三个部分，其具体的流程如下：

S1、判断是否需要减小内后轮制动转矩

当车辆横摆角速度ω_r大于车辆横摆角速度第一门限值ω_rLim1时， 即ω_r＞ω_rLim1时，采用减小内后轮制动转矩的方法来进行车辆的稳定性 控制。

本发明所述的车辆稳定性控制方法中所述的车辆横摆角速度第 一门限值ω_rLim1的计算式如下：

ω r M a x = a y M a x u c h - - - ( 1 ) ]]>

ω_rLim1＝ω_rMax·lω_rLim1(2)

式中，ω_rMax为稳态转弯工况下达到最高侧向加速度时的横摆角 速度；a_yMax为车辆稳态转弯工况下达到最高侧向加速度， a_yMax＝12～16m/s²；u_ch为参考车速；lω_rLim1为随着参考车速的增加而递 减的一条折线，根据控制的精细程度，所述折线可以为三段式或者四 段式的，以四段式为例。参阅图2，所述lω_rLim1特性曲线对应起点和三 个转折点的坐标分别为(0，lω_rLim1a)、(u_chlω_rLim1a，lω_rLim1a)、 (u_chlω_rLim1b，lω_rLim1b)和(u_chlω_rLim1c，lω_rLim1c)，上述各个转折点的坐标 值满足下列条 件：0＜u_chlω_rLim1a＜u_chlω_rLim1b＜u_chlω_rLim1c；0＜lω_rLim1c＜lω_rLim1b＜lω_rLim1a＜1；各 个坐标点的具体取值根据车辆稳定性的一般实验方法进行标定。

如不满足上诉条件，则转步骤S6。

S2、减小内后轮制动转矩

参阅图3，本发明所述的车辆稳定性控制方法中减小内后轮制 动转矩这一控制方法可以分为四步：首先，判断当前工况的判断；然 后，依据当前的工况分情况进行常规工况或者高速非稳定工况下内后 轮制动转矩减小量的计算；然后，确定最终的内后轮制动转矩减小量； 最后，对内后轮制动转矩减小量进行斜率限制。具体流程如下：

1)工况判断

本发明所述的车辆稳定性控制方法根据参考车速u_ch和侧向加速 度a_y判断车辆当前行驶工况。当满足条件u_ch＞150km/h_&&a_y＞4m/s²时， 判定车辆为高速不稳定工况；当不满足条件u_ch＞150km/h_&&a_y＞4m/s²时，判定车辆为常规工况。

2)常规工况内后轮制动转矩减小量计算

当车辆为常规工况，即不满足条件u_ch＞150km/h_&&a_y＞4m/s²时，本 发明所述的车辆稳定性控制方法进行常规工况下的控制，其具体的流 程如下：

(1)计算内后轮制动转矩的减小量ΔT_BirN

本发明所述的车辆稳定性控制方法采用PID控制的方法计算内 后轮制动转矩的减小量ΔT_BirN，具体如下：

当ω_r＞0时

ΔT_BirN＝P_ΔT_BirNg(ω_r-ω_rLim1+I_ΔT_BirN)+D_ΔT_BirNdgω_r(3)

当ω_r≤0时

ΔT_BirN＝P_ΔT_BirNg(ω_r-ω_rLim1+I_ΔT_BirN)-D_ΔT_BirNgdω_r(4)

式中，P_ΔT_BirN为比例部分参数，D_T_BirN为微分部分，I_ΔT_BirN为 积分部分参数，这三个参数的具体取值均通过一般的车辆稳定性试验 标定获得。

(2)基于驾驶员制动意图对制动转矩进行修正

本发明所述的车辆稳定性控制方法根据驾驶员的制动需求P_TBd对内后轮制动转矩的减小量ΔT_BirN进行修正，根据驾驶员的制动需求 P_TBd修正后的内后轮制动转矩的减小量ΔT_BirND的具体表达式如下：

ΔT_BirND＝ΔT_BirNg(1-P_TBd)(5)

所述的驾驶员的制动需求P_TBd的取值范围为[01]，当驾驶员 制动需求大时，P_TBd接近1；当驾驶员制动需求小时，P_TBd接近0。 因此，所述的基于驾驶员制动意图对制动转矩的修正在驾驶员制动需 求较小时，对原有的制动转矩减小量影响较小；在驾驶员制动需求较 大时，就会降低之前得到的制动转矩的减小量。

3)高速非稳定工况内后轮制动转矩减小量计算

当车辆为高速不稳定工况，即满足条件u_ch＞150km/h_&&a_y＞4m/s²时，本发明所述的车辆稳定性控制方法进行高速不稳定工况下的控 制，具体流程如下：

(1)目标横摆角速度门限值ω_rLim1E计算

对于一些性能要求较高的车辆，当车速较高且侧向加速度较大时 (即u_ch＞150km/h_&&a_y＞4m/s²时)，为了得到更加优越的控制效果，这 时计算一个新的较小的目标横摆角速度门限值ω_rLim1E来进行高速不 稳定工况下的控制，ω_rLim1E的计算公式如下：

ω_rLim1E＝(Pω_rLim1Ea+lPω_rLim1Eb·Pω_rLim1Ec)·ω_rMax(6)

式中，Pω_rLim1Ea，Pω_rLim1Ec是根据一般车辆稳定性试验标定得到的 参数，0≤Pω_rLim1Ea≤1，0≤Pω_rLim1Ec≤1；lPω_rLim1Eb为随着参考车速的 增加而递增的一条折线，根据控制的精细程度，所述折线可以为三段 式或者四段式的，以三段式为例。参阅图4，所述的折线的起点及转 折点坐标分别为(0，0)、(u_chlPω_rLim1Eba，0)和(u_chlPω_rLim1Ebb，1)， 其中，0＜u_chlPω_rLim1Eba＜u_chlPω_rLim1Ebb；所述的各个转折点的坐标值根据 车辆稳定性的一般实验方法进行标定。

(2)计算内后轮制动转矩的减小量ΔT_BirE

本发明所述的车辆稳定性控制方法采用PID控制的方法计算内 后轮制动转矩的减小量ΔT_BirE，具体如下：

当ω_r＞0时

ΔT_BirE＝P_ΔT_BirEg(ω_r-ω_rLim1E+I_ΔT_BirE)+D_ΔT_BirEgdω_r(7)

当ω_r≤0时

ΔT_BirE＝P_ΔT_BirEg(ω_r-ω_rLim1E+I_ΔT_BirE)-D_ΔT_BirEgdω_r(8)

式中，P_ΔT_BirE为比例部分参数，D_ΔT_BirE为微分部分，I_ΔT_BirE为积分部分参数，这三个参数的具体取值均通过标定获得。

(3)基于驾驶员制动意图对制动转矩进行修正

本发明所述的车辆稳定性控制方法根据驾驶员的制动需求P_TBd对内后轮制动转矩的减小量ΔT_BirE进行修正，根据驾驶员的制动需求 P_TBd修正后的内后轮制动转矩的减小量ΔT_BirED的具体表达式如下：

ΔT_BirED＝ΔT_BirEg(1-P_TBd)(9)

所述的驾驶员的制动需求P_TBd与本发明前面所述的一致，其取值 范围为[01]，当驾驶员制动需求大时，P_TBd接近1；当驾驶员制动 需求小时，P_TBd接近0。因此，所述的基于驾驶员制动意图对制动转 矩的修正在驾驶员制动需求较小时，对原有的制动转矩减小量影响较 小；在驾驶员制动需求较大时，就会降低之前得到的制动转矩的减小 量。

(4)基于速度权重系数P_uch的制动转矩的修正

本发明所述的车辆稳定性控制方法考虑车辆速度的影响， 对制动转矩进行修改正，考虑车辆速度影响修正后的内后轮制动转矩 的减小量ΔT_BirEDU的具体表达式如下：

ΔT_BirEDU＝ΔT_BirEDglP_uch(10)

式中，lP_uch为随着参考车速的增加而递增的一条折线，根据控制 的精细程度，所述折线可以为五段式或者六段的，以五段式为例。参阅 图5，所述的折线的起点及转折点坐标分别为(0，0)、(u_chlP_ucha，0)、 (u_chlP_uchb，1)、(u_chlP_uchc，1)、(u_chlP_uchd，lP_uchd)，其中， 0＜u_chlP_ucha＜u_chlP_uchb＜u_chlP_uchc＜u_chlP_uchd，lP_uchd＞1；所述的各个转折点的 坐标值根据车辆稳定性一般实验方法进行标定。

4)制动转矩修正量的确定

本发明所述的车辆稳定性控制方法选取内后轮上较大的制动

压力改变量作为最终的制动转矩减小量，最终的内后轮制动转矩

减小量ΔT_Bir的计算式如下：

ΔT_Bir＝max(ΔT_BirND，ΔT_BirEDU)(11)

5)斜率限制

当ΔT_Bir与其前一时刻的值ΔT_Bir(k-1)相比下降了，并且横摆角度的 符号没有变化时，那么ΔT_Bir的减小量将被限制。本发明所述的斜率限 制采用预设门限值lP_GBir来对制动压力减小量ΔT_Bir的斜率进行限制， 从而防止内后车轮制动压力的过快增加。同时斜率限制，还考虑到驾 驶员的制动需求P_TBd和不足转向(用车辆横摆角速度ω_r与车辆目标横 摆角速度ω_rd差值Δω绝对值表示)的影响，具体如下：

ΔT_Bir＝ΔT_Bir(k-1)-lP_GBirg(lP_GΔωB+P_TBdg(1-lP_GΔωB))g0.04(12)

式中，lP_GBir为随着后轴上需求制动转矩T_rDMax的增加而递增的一 条折线，根据控制的精细程度，所述折线可以为三段式或者四段的， 以三段式为例。参阅图6，所述的折线的起点及转折点坐标分别为(0， lP_GBira)、(T_rDMaxlP_GBira，lP_GBira)和(T_rDMaxlP_GBirb，lP_GBirb)，其中， 0＜T_rDMaxlP_GBira＜T_rDMaxlP_GBirb，0＜lP_GBira＜lP_GBirb；所述的各个转折点的坐标 值根据车辆稳定性的一般实验方法进行标定。lP_GΔωB为随着车辆横摆 角速度ω_r与车辆目标横摆角速度ω_rd差值Δω绝对值的增加而增加的 一条折线，根据控制的精细程度，所述折线可以为三段式或者四段的， 以三段式为例。参阅图7，所述的折线的起点及转折点坐标分别为(0， 0)、(ΔωlP_GΔωBa，0)和(ΔωlP_GΔωBb，1)，其中， 0＜ΔωlP_GΔωBa＜ΔωlP_GΔωBb，Δω＝|ω_r-ω_rd|；当车辆为轻微不足转向，即 Δω＜ΔωlP_GΔωBa时，lP_GΔωB＝0；当车辆为严重不足转向，即 Δω＞ΔωlP_GΔωBb时，lP_GΔωB＝1；所述的各个转折点的坐标值根据车辆稳 定性的一般实验方法进行标定。

如不满足上诉条件，则转步骤S6。

S3、判断是否需要减小内前轮制动转矩

如果内后轮制动转矩的减小量达不到期望值(即后轴期望制动转 矩和实际制动转矩之间的差值ΔT_BirD大于0)并且车辆横摆角速度超 过了一定值(即车辆横摆角速度ω_r大于车辆横摆角速度第二门限值 ω_rLim2)且内前轮制动转矩的减小是可以实现的(即当前内前轮允许 的制动转矩减小量ΔT_BifMax＞0)时，那么通过减小内前轮的制动压力来 弥补内后轮所不足以提供的制动转矩减小量；

本发明所述的车辆稳定性控制方法中所述的车辆横摆角速度第 二门限值ω_rLim2、内后轮期望制动转矩减小量和实际制动转矩减小量 之间的差值ΔT_BirD的计算式如下：

ω_rLim2＝ω_rMax·lω_rLim2(13)

ΔT_BirD＝ΔT_Bir-ΔT_BirA(14)

式中，ΔT_BirA为已经实现了的内后轮制动转矩减小量；ΔT_Bir为 本发明所述的步骤二、减小内后轮制动转矩中计算得到的内后轮制动 转矩减小量；lω_rLim2为随着参考车速的增加而递减的一条折线，根据 控制的精细程度，所述折线可以为三段式或者四段式的，以三段式为 例。参阅图8，其对应起点和两个转折点的坐标分别为(0，lω_rLim2a)、 (u_chlω_rLim2a，lω_rLim2a)和(u_chlω_rLim2b，lω_rLim2b)，其中， 0＜u_chlω_rLim2a＜u_chlω_rLim2b，0＜lω_rLim2a＜lω_rLim2a＜1；各个转折点的坐标值根据 车辆稳定性的一般实验方法进行标定。

如不满足上诉条件，则转步骤S6。

步S4、减小内前轮制动转矩

参阅图9，本发明所述的车辆稳定性控制方法中减小内前轮制 动转矩的具体控制方法包括以下步骤：

1)计算内前轮制动转矩减小量ΔT_Bif

本发明所述的车辆稳定性控制方法中内前轮制动转矩减小量 ΔT_Bif根据本发明所述的步骤二、减小内后轮制动转矩中计算得到的内 后轮制动转矩减小量ΔT_Bir计算得到，其计算式如下：

ΔT_Bif＝ΔT_Bir·PΔT_Bif(17)

PΔT_Bif为与制动转矩分配相关的比例参数，通过实车标定获得。

2)基于驾驶员制动意图对制动转矩进行修正

本发明所述的车辆稳定性控制方法根据驾驶员的制动需求P_TBd对内前轮制动转矩的减小量ΔT_Bif进行修正，根据驾驶员的制动需求 P_TBd修正后的内前轮制动转矩的减小量ΔT_BifD的具体表达式如下：

ΔT_BifD＝ΔT_Bifg(1-P_TBd)(15)

所述的驾驶员的制动需求P_TBd与本发明前面所述的一致，其取值 范围为[01]，当驾驶员制动需求大时，P_TBd接近1；当驾驶员制动 需求小时，P_TBd接近0。因此，所述的基于驾驶员制动意图对制动转 矩的修正在驾驶员制动需求较小时，对原有的制动转矩减小量影响较 小；在驾驶员制动需求较大时，就会降低之前得到的制动转矩的减小 量。

3)基于侧向加速度对制动转矩进行修正

侧向加速度较大时，本发明所述的车辆稳定性控制方法对内前轮 制动转矩的减小量进行限制，基于侧向加速度修正后的内前轮制动转 矩的减小量ΔT_BifDA的计算式如下：

ΔT_BifDA＝ΔT_BifDglP_Ay(16)

lP_Ay为随着侧向加速度的增加而递减的一条折线，根据控制的精 细程度，所述折线可以为三段式或者四段式的，以三段式为例。参阅图 10，其对应起点和两个转折点的坐标分别为(0，lP_Aya)、(a_ylP_Aya， lP_Aya)和(a_ylP_Ayb，lP_Ayb)，其中0＜a_ylP_Aya＜a_ylP_Ayb，0＜lP_Ayb＜lP_Aya＜1， 各个转折点的坐标值根据车辆稳定性一般实验方法进行标定。

4)斜率限制

当ΔT_BifDA与其前一时刻的值ΔT_BifDA(k-1)相比下降了，并且横摆角 度的符号没有变化时，那么ΔT_BifDA的减小量将被限制。本发明所述的 斜率限制采用预设门限值lP_GBif来对制动压力减小量ΔT_BifDA的斜率进 行限制，从而防止内后车轮制动压力的过快增加。具体如下：

ΔT_BifDA＝ΔT_BifDA(k-1)-lP_GBif(lP_GΔωB+P_TBdg(1-lP_GΔωB))g0.04(17)

式中，lP_GBif为随着后轴上需求制动转矩T_rDMax的增加而递增的一 条折线，根据控制的精细程度，所述折线可以为三段式或者四段的， 以三段式为例。参阅图11，所述的折线的起点及转折点坐标分别为 (0，lP_GBifa)、(T_rDMaxlP_GBifa，lP_GBifa)和(T_rDMaxlP_GBifb，lP_GBifb)，其中， 0＜T_rDMaxlP_GBifa＜T_rDMaxlP_GBifb，0＜lP_GBifa＜lP_GBifb；所述的各个转折点的坐标 值根据车辆稳定性的一般实验方法进行标定；驾驶员的制动需求P_TBd 与本发明前面所述的一致；lP_GΔωB为随着车辆横摆角速度ω_r与车辆目 标横摆角速度ω_rd差值Δω绝对值的增加而增加的一条折线，参阅图7， 与本发明前面所述的一致；

如不满足上诉条件，则转步骤S6。

S5、判断是否需要增加外前轮制动转矩

如果车辆横摆角速度依旧超过额外的一个临界值(即车辆横摆角 速度ω_r大于车辆横摆角速度第三门限值ω_rLim3)且内后轮制动转矩的 减小量达不到期望值(即后轴期望制动转矩和实际制动转矩之间的差 值ΔT_BirD大于0)且外前轮制动转矩的增加是可以实现的(即当前外 前轮制动转矩允许的增加量ΔT_BofMax＞0)且时这时通过增加外前轮制 动转矩来防止车辆过度转向。

在计算本发明所述的车辆稳定性控制方法中所述的车辆横摆角 速度第三门限值ω_rLim3之前，先需要计算原始车辆横摆角速度第三门 限值的ω_rLim3o：

ω_rLim3o＝ω_rMax·lω_rLim3(18)

式中，lω_rLim3为随着参考车速的增加而递减的一条折线，根据控 制的精细程度，所述折线可以为三段式或者四段式的，以三段式为例。 参阅图12，其对应起点和两个转折点的坐标分别为(0，lω_rLim3a)、 (u_chlω_rLim3a，lω_rLim3a)和(u_chlω_rLim3b，lω_rLim3b)，其中， 0＜u_chlω_rLim3a＜u_chlω_rLim3b，0＜lω_rLim3b＜lω_rLim3a＜1；各个转折点的坐标值根据 车辆稳定性的一般实验方法进行标定。

本发明所述的车辆稳定性控制方法中车辆横摆角速度第三门限 值ω_rLim3是在原始车辆横摆角速度第三门限值的ω_rLim3o的基础上经过 修正得到的，计算公式如下

ω_rLim3＝ω_rLim3o+Δω_rLim3U+Δω_rLim3B(19)

式中，Δω_rLim3U为车辆处于不足转向工况时，车辆横摆角速度第 三门限值修正量；Δω_rLim3B为车辆在带坡度的弯道上行驶时，车辆横摆 加速度第三门限值修正量。这两个参数均通过车辆稳定一般实验经过 实车调试和标定获得。

如不满足上诉条件，则转步骤S6。

S6、增加外前轮制动转矩

本发明所述的车辆稳定性控制方法中，制动转矩干预量求解是依 据本发明所述的步骤二、减小内后轮制动转矩中计算得到的内后轮制 动转矩减小量ΔT_Bir和已经实现了的内后轮制动转矩减小量ΔT_BirA来 计算的。本发明所述的车辆稳定性控制方法将之前没能施加在后轮上 的制动转矩差可以分配到外前轮上，具体计算公式如式(14)。最后 分配到外前轮的制动转矩ΔT_Bof还需要考虑外前轮能够达到的制动转 矩减小量ΔT_BofMax，外前轮的制动转矩ΔT_Bof的具体计算式如下：

ΔT_Bof＝min(ΔT_Br，ΔT_BofMax)(20)

整个流程到此结束，满足设计要求。

本发明的实施例公布的是较佳的实施例，但并不局限于此，本领 域的普通技术人员，极易根据上述实施例，领会本发明的精神，并做 出不同的引申和变化，但只要不脱离本发明的精神，都在本发明的保 护范围。