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车辆防侧翻预警控制方法、系统及硬件在环仿真方法

技术领域

本发明涉及车辆安全技术领域，具体涉及一种可适用于SUV等大型车辆的防侧翻 预警控制方法、系统及其硬件在环仿真方法。

背景技术

SUV汽车是指运动型多用途车汽车，其能适应各种路况，受到市场的广泛欢迎。但 SUV重心高，轮距相对较小，在高速转向行驶时，更容易侧向失衡，发生侧翻。因此，SUV汽车 侧向稳定性控制引起人们的关注。现目前，通常在车辆行驶过程中通过一些应急性的控制 方法来阻止汽车侧翻的发生，但不能提前给驾驶员或控制系统提供及时的预警信息。现目 前所出现的SUV侧翻状态的预测及报警，以汽车的横向载荷转移率作为判断汽车是否发生 侧翻的依据，实时地计算汽车某时刻发生侧翻需要的时间。这些侧翻预警系统虽然能够提 前警示驾驶员，但如何采取相应措施，则要求驾驶员根据自己的驾驶经验做出判断，有很大 的偶然性。因此，如何提高汽车主动安全性，同时减少驾驶员在驾驶过程中的负担，成为了 现目前SUV汽车领域需要解决的问题。

发明内容

本发明的目的在于解决上述问题，提供一种能够有效提高SUV车辆主动安全性的 车辆的防侧翻预警控制方法、系统，并提供其硬件在环仿真方法。

本发明的目的是这样实现的，一种车辆防侧翻预警控制方法，包括以下步骤：

S1、获取车辆当前的运动状态参数，所述运动状态参数包括车辆当前的车速、方向 盘转角以及侧向加速度；

S2、计算车辆侧翻指标LTR(车辆横向载荷转移率)，并通过侧翻条件和侧翻预警时 间的门限值Tmax判断得到车辆侧翻预警时间TTR，完成一个预警周期计算，所述TTR指固定当 前时刻输入，以当前状态为初始条件，车辆运行产生侧翻即一侧车轮离地所需时间；

S3、依据上述TTR值判断车辆是否存在侧翻危险。

优选的，所述步骤S1还包括：通过卡尔曼状态估计器根据所获取的车辆当前时刻运动状态参数值递推得到当前车辆状态作为预警算法的初始值，其中，β为质心侧偏角，γ为横摆角速度，为车体侧倾角，为车体侧倾角速度。

进一步优选的，根据所得初始状态和汽车侧翻动力学模型计算SUV动态侧翻指标 LTR。

优选的，步骤S2中，所述车辆侧翻指标LTR通过以下公式计算：

上式中，m为车辆的整车质量，ms为车辆簧载质量，d为车辆轮距，为车体侧倾角，为车体侧倾角速度，为车体侧倾角加速度，ay为车辆侧向加速度，为悬架等效侧倾刚度，为悬架等效侧倾阻尼，h为车辆侧倾臂长，H为车辆重心高度。

优选的，所述步骤S2中，设定侧翻条件为：所述|LTR|≥0.9，当满足侧翻条件时，输 出TTR，触发车辆侧翻报警，否则，进行下一个预警周期计算。

优选的，设定所述侧翻预警时间门限值Tmax的目的在于减小预警计算量，保证预警 的实时性，如果在Tmax秒内计算侧翻指标不满足侧翻条件则停止计算，输出TTR为Tmax秒。

优选的，步骤S3中依据TTR值判断车辆是否存在侧翻危险的具体方法为：

设定一个侧翻预警时间门限值Tmax，当TTR值小于预警时间门限值Tmax时，判定为车 辆存在侧翻危险，反之，当TTR值大于预警时间门限值Tmax时，判定为车辆不存在侧翻危险。 即当得到的侧翻预警时间为Tmax秒时，表明汽车未来Tmax秒内没有侧翻危险，小于门槛值时 则认为汽车存在侧翻风险。TTR值越小，表明汽车侧翻风险越高；若TTR为0时，表明汽车正在 发生侧翻。

优选的，当TTR值小于预警时间门限值Tmax，判定为车辆存在侧翻危险时，触发控制 器工作，由控制器计算得到能阻止车辆发生侧翻的附加横摆力矩ΔM，再由执行器以差动制 动的方式施加到相应的车轮产生制动。

优选的，所述控制器釆用线性二次调节器技术(LQR)形成的反馈补偿器实现差动 制动功能，具体为：

根据当前车速和转向角，推导出理想行驶时的车辆侧偏角βdes和横摆角速度γdes, Δβ为理想侧偏角与汽车当前侧偏角之差，Δγ为理想横摆角速度与当前汽车横摆角速度 之差，控制器由Δβ和Δγ值计算得到最优附加横摆力矩ΔM。

优选的，当TTR值大于预警时间门限值Tmax时，判定为车辆不存在侧翻危险时，返回 步骤S1进行循环。

进一步的，本发明还提供一种车辆防侧翻预警控制系统，包括：

车辆传感器单元，用于获取车辆运动状态参数；

控制器单元，用于接收所述车辆传感器单元获取的车辆运动状态参数，分析判断 车辆是否存在侧翻危险，并输出能阻止汽车发生侧翻的控制信号；

执行器，用于根据所述控制器发出的控制信号对车辆实施制动处理。

更进一步的，本发明还提供基于车辆防侧翻预警控制系统的硬件在环仿真方法， 包括以下步骤：

A、在主机上安装LabView软件平台，用以设计控制器，同时安装CarSim软件平台， 用以构建车辆模型；

B、通过汽车模拟设备进行模拟驾驶，通过装有LabView软件平台的目标机接收处 理所述汽车模拟设备输出的车辆状态参数，并将该车辆状态参数传送给主机的CarSim车辆 模型；

C、通过与主机控制连接的演示机对车辆的实时状态进行动画模拟显示；

D、目标机同时将车辆状态参数传给侧翻预警硬件单元，由侧翻预警硬件单元计算 出TTR(车辆侧翻预警时间)；

E、目标机得到所述TTR值并判断是否触发主机上的控制器来控制车辆的行驶状 态。

相比现有技术，本发明的有益效果体现在：提供的防侧翻预警控制方法较为合理， 能够实现较为准确、高效的汽车防侧翻预警，以及自动采取较为及时、合理的制动控制，减 轻驾驶员的驾驶负担。此外，提供的基于防侧翻预警控制系统的硬件在环仿真方法能够较 为准确的仿真模拟出防侧翻预警控制系统防侧翻效果。