[發明專利]一種車輛失穩可控域的自動駕駛緊急避讓系統

有效

• 申請號: 201810675343.6
• 申請日: 2018-06-27
• 公開（公告）號: CN108839652B
• 公開（公告）日: 2019-12-20
• 發明（設計）人: 武健;徐廣飛;吳海榮
• 申請（專利權）人: 聊城大學
• 主分類號: B60W30/09
• 分類號: B60W30/09;B60W40/10;B60W40/105
• 代理公司: 37226 山東舜天律師事務所
• 代理人: 李新海

本發明公開了一種車輛失穩可控區域的自動駕駛緊急避讓系統，包括汽車前輪控制系統、汽車后輪控制系統、車輛失穩可控域計算系統及汽車狀態參數測量系統等；汽車狀態參數測量系統主要是通過車輛的傳感器測量得到車輛的橫擺角速度、滑移率、車速等，并將實時測量結果輸入到車輛失穩可控域計算系統；車輛失穩可控域計算系統分析計算出車輛失穩可控域的聯動控制區域，汽車前輪控制系統、汽車后輪控制系統根據當前車輛狀態以及失穩可控域計算緊急避讓進行制動。本發明主動使車輛后輪失穩使橫擺角速度激增而車身仍處于可控區域，極大地提高了汽車的避讓和轉向能力，運用轉向制動集成對車輛緊急避讓進行控制，從而有效保證駕駛員危險情況下的行車安全。

技術領域

本發明涉及一種車輛極限控制技術領域，一種車輛失穩可控域的自動駕駛緊急避讓系統。

背景技術

緊急避讓一般需要在順利避讓障礙物的同時防止汽車失穩。但前方突然掉落的物體、道路中突然出現的車輛等突發工況，因避讓距離過短使空間安全約束和動力學安全約束發生沖突。滿足動力學安全約束的避讓操縱無法完成避開障礙物而發生碰撞；由于普通駕駛員對物理極限操縱的不熟悉，如果避讓時一旦突破動力學約束，容易使車輛失穩而車身激轉。面對這些極限場景，賽車手可以充分利用后輪附著極限，通過操縱使后輪側滑失穩產生橫擺角速度激增，突破動力學約束同時保持車身可控，實現車輛的快速橫擺轉動，在避障前達到空間約束要求的最小車身橫擺角。但是一般駕駛員很難把握緊急避讓的方向盤轉向轉角以及制動的尺度，尤其是緊急避讓控制過程的失穩可控域更難把握，稍有偏差就會使車輛無法避讓障礙物或者使車輛失穩激轉。現有的技術沒有對失穩可控域進行定義和解析，致使車輛的極限控制無法保證在失穩可控的區域界限范圍內，使車輛的緊急避讓始終無法達到精確可行可控。

申請號為201710146567.3的中國專利，公開了“一種無人車輛極限動力學軌跡跟蹤制動系統”，僅考慮讓車輛工作在穩定區域來跟蹤路徑，沒有提出可以利用車輛的后輪暫時失穩同時車輛可控來提高緊急避讓能力，一旦遇到緊急避讓的情況這種方法車輛容易徹底失穩或者無法避開障礙物。

發明內容

本發明要解決的技術問題是提供了一種車輛失穩可控域的自動駕駛緊急避讓系統，該系統考慮了車輛在緊急避讓時的漂移甩尾可控，主動使車輛后輪失穩，進行了車輛緊急避讓過程中的失穩可控域解析，并同時利用車輛的轉向、制動輔助系統同時作用，來完成車輛緊急避讓。

為解決上述技術問題，本發明采用如下技術手段：

一種車輛失穩可控域的自動駕駛緊急避讓系統，包括汽車前輪控制系統、汽車后輪控制系統、汽車狀態參數測量系統，車前輪控制系統設有主動轉向系統AFS、轉向助力系統EPS，汽車后輪控制系統設有車身電子穩定系統ESP、防抱死系統ABS，汽車狀態參數測量系統，所述的自動駕駛緊急避讓系統還包括車輛失穩可控域計算系統；

所述失穩可控域為能夠實現汽車失穩可控狀態的集合，失穩可控狀態是指車輛在行駛過程中，突遇障礙物，通過操縱使后輪側滑失穩產生橫擺角速度激增，突破動力學約束同時保持車身可控，實現車輛的快速橫擺轉動，在避障前達到空間約束要求的最小車身橫擺角，完成失穩避讓，將汽車的后軸側滑失穩、車身可控的動力學狀態定義為失穩可控狀態；

汽車狀態參數測量系統通過車輛的傳感器實時測量得到車輛的行駛參數，包括橫擺角速度、滑移率、車速，并將實時測量結果輸入到車輛失穩可控域計算系統；

車輛失穩可控域計算系統主要是在建立縱向、側向、橫擺、側傾以及輪胎非線性動力學模型基礎上，得到失穩可控域的聯動計算模型，通過分岔理論分析最終計算出車輛失穩可控域的聯動控制區域；

汽車前輪控制系統計算避讓所需的前輪轉向以及轉角，通過轉向助力系統EPS的執行電機來執行，主動轉向系統AFS進行轉角的輔助糾正；汽車后輪控制系統計算避讓所需的汽車左右后輪制動力，通過車身電子穩定系統ESP執行，防抱死系統ABS對制動力進行輔助糾正，集成前輪轉向以及后輪制動的綜合控制，從而實現車輛失穩可控域的聯動控制區域的緊急避讓控制。