[發明專利]復雜路況下車輛行駛穩定區域的估計方法

在審

• 申請號: 202010862189.0
• 申請日: 2020-08-25
• 公開（公告）號: CN111994085A
• 公開（公告）日: 2020-11-27
• 發明（設計）人: 王萍;張曦月;李梓涵;陳虹
• 申請（專利權）人: 吉林大學
• 主分類號: B60W40/10
• 分類號: B60W40/10;B60W50/00
• 代理公司: 吉林長春新紀元專利代理有限責任公司 22100
• 代理人: 白冬冬

一種復雜路況下車輛行駛穩定區域的估計方法，屬于車輛安全技術領域。本發明的目的是針對行駛在復雜路面情況下的車輛，探究車輛狀態、路面狀況等參數變化對穩定區域影響的復雜路況下車輛行駛穩定區域的估計方法。本發明步驟是：高保真車輛模型搭建，車輛行駛穩定區域的辨識與繪制。本發明所提出的估計方法得到的穩定區域是可以隨著車輛狀態以及路面狀況實時變化的，是對穩定區域進行在線的估計，可以實現對車輛進行更可靠的安全性評價。本發明考慮多方面因素，即縱向速度、前輪轉角、路面附著系數、坡道、彎道等對穩定區域估計的影響，分析不同情況下穩定區域的變化情況。

技術領域

本發明屬于車輛安全技術領域。

背景技術

隨著汽車產業不斷發展，人類生活水平日益提高，汽車保有量與日俱增。但是在汽車為人們的生活提供便利的同時，也帶來了一系列安全隱患。主動安全系統的應用是實現提高安全性、減少交通事故發生的目標的重要手段。在車輛主動安全系統中，對車輛穩定性的研究一直處于重要地位，穩定性控制離不開穩定區域，而穩定區域是可以描述車輛操縱性能的重要方法。對如何確定穩定區域以及應用穩定區域的研究很多，但是現有研究存在以下問題：

1、在對穩定區域進行估計時，大多數都采用由質心側偏角和質心側偏角速度構成的相平面，而這種傳統的相平面是一種離線的穩定區域，對于正在運動的車輛，其所得到的穩定區域往往被低估，對車輛的安全性評價并不是十分可靠。

2、現有對穩定區域的研究一般只關注車輛的側向運動，沒有考慮其他方向的動力學特性。

3、在彎道、坡道條件下行駛時，由于水平方向夾角和側傾力矩的存在，垂直載荷會被重新分配而影響輪胎的側偏特性，使輪胎的側向力發生改變，然而現有對穩定區域的研究并沒有考慮垂直載荷的變化。現有的研究雖然大多數都考慮了縱向速度、路面附著系數對穩定區域的影響，但是坡度等復雜路面對穩定區域影響的研究還不夠成熟。

發明內容

本發明的目的是針對行駛在復雜路面情況下的車輛，探究車輛狀態、路面狀況等參數變化對穩定區域影響的復雜路況下車輛行駛穩定區域的估計方法。

本發明步驟是：

步驟一、高保真車輛模型搭建；

步驟二、車輛行駛穩定區域的辨識與繪制：

1)建立非線性輪胎模型以及可以描述載荷傳遞的輪胎載荷模型：

a.建立非線性車輛動力學模型：

其中，和分別表示車輛的質心側偏角的導數和車輛的橫擺角速度的導數，m是車輛質量，V_x是車輛縱向速度，β是質心側偏角，γ是橫擺角速度，F_yfl、F_yfr分別是前軸左右輪側向力，F_yrl、F_yrr分別是后軸左右輪側向力，δ_f是前輪轉角，I_z是車輛繞質心旋轉的轉動慣量，L_f是質心到前軸的距離，L_r是質心到后軸的距離，L_s是車輪左軸到右軸的距離的一半；

b.建立非線性輪胎模型：

當輪胎側偏角α較小時，有tan(α)≈α，之后該非線性輪胎模型為：

其中，F_y是輪胎側向力，μ為路面附著系數，F_z為垂直載荷，C_α是輪胎側偏剛度，可分為前輪側偏剛度C_f和后輪側偏剛度C_r，α為輪胎側偏角；

分為前輪側偏角α_f和后輪側偏角α_r，由下式進行計算：