[發明專利]一種用于礦區運輸車輛防側翻控制方法

有效

• 申請號: 202010934038.1
• 申請日: 2020-09-08
• 公開（公告）號: CN112141080B
• 公開（公告）日: 2022-02-15
• 發明（設計）人: 齊連軍;侯兆資;趙強;丁紅;段接寶;張玉林
• 申請（專利權）人: 北京踏歌智行科技有限公司;內蒙古霍林河露天煤業股份有限公司
• 主分類號: B60W30/04
• 分類號: B60W30/04
• 代理公司: 北京航智知識產權代理事務所(普通合伙) 11668
• 代理人: 黃川;史繼穎

1.一種用于礦區運輸車輛防側翻控制系統的控制方法，所述用于礦區運輸車輛防側翻控制系統包括外界狀態感知層、側翻模型實時計算層、車輛防側翻決策層和防側翻執行層；

所述外界狀態感知層包括方向盤角度傳感器、車身側傾角傳感器、橫向加速度傳感器、車速傳感器和車載攝像頭；

所述側翻模型實時計算層包括針對不同工況進行識別的工況辨識模塊和側翻模型指標計算模塊；

所述車輛防側翻決策層主要包括對于當前側翻指標與閾值比較判斷后進行決策的緊急決策模塊，基于上述比較結果進行預測的側翻指標預測模塊，以及將基于所述側翻指標預測模塊預測的未來側翻指標與閾值的比較判斷，并且給出適當的決策的防側翻決策模塊；

所述防側翻執行層包括主動轉向控制模塊、主動轉向執行機構、差動制動控制模型和差動制動執行機構；

其特征在于，所述控制方法包括如下步驟：

S1:所述車輛外界狀態感知的傳感器數據傳輸至車輛控制器的中央處理器進行數據處理；

S2：所述中央處理器通過多個傳感器數據對當前的車輛行駛工況分類，具體分為：斜坡行駛、轉向行駛、單邊越障行駛和其它；

S3：依據上述行駛工況選擇合適的側翻指標，計算出對應的側翻指標值，所述側翻指標有3個，具體計算公式如下：

A)橫向加速度a_y:由橫向加速度傳感器直接提供；

B)橫向載荷轉移率LTR：

公式中，a_y為車輛重心處的橫向加速度；h為質心到側傾中心的距離；h_RC為側傾中心高度；d為輪距；θ為簧載質量的側傾角；

C)非結構道路指標SI：

公式中，θ為簧載質量的側傾角；為側傾角速度；θ_cri為側翻時臨界側傾角；為側翻時臨界側傾角速度；當SI＝0代表車輛失穩，當SI＝1時代表車輛處于最穩定狀態，SI越大車輛穩定性越好；

S4：比較當前的側翻指標值與通過理論和試驗設定的閾值，如果超過所述閾值，當前有發生側翻危險，通過緊急決策模塊進行緊急決策下的防側翻執行S5；如果未超過閾值，針對側翻指標通過側翻指標預測模塊的模型預測方法進行未來1到2秒的預測，得到預測的未來側翻指標，與上述閾值進行比較，進而判斷發生側翻的可能，如果超過閾值，即有側翻可能通過防側翻決策模塊進行防側翻決策下的防側翻執行S5，如果沒有側翻的可能，則繼續執行S1；

S5：依據S4緊急決策或防側翻決策任務，執行車輛當前工況下合適的防側翻動作，控制車輛執行主動轉向或差動制動行為。

2.根據權利要求1所述的一種用于礦區運輸車輛防側翻控制系統的控制方法，其特征在于，S3中，針對不同的工況匹配不同的側翻指標，具體為：

1)結構化道路轉彎工況

礦區運輸車輛行駛在結構化道路，即普通公路，車輛側翻一般是由于高速轉彎過程中橫向加速度過大造成，將這種情況標記為轉向行駛工況，側翻指標為橫向加速度a_y；

2)非結構化道路復雜工況

礦區運輸車輛行駛在非結構化道路，車速一般比較慢，車輛側翻由多種因素造成，將其分解如下：

2.1)礦區環境直行越障

此時造成車輛側翻的原因主要是單邊越過較高的障礙物照成的，將這種情況標記為單邊越障工況，側翻指標為非結構道路指標SI；

2.2)礦區環境轉彎越障

此時造成車輛側翻的原因主要是單邊越過障礙物和轉向時車身姿態不穩定或產生了橫擺力矩；這種情況標記為單邊越障工況和轉向工況的結合工況，側翻指標為橫向載荷轉移率LTR；

2.3)礦區環境坡度路面行駛

在連續坡度路面行駛，此時造成車輛側翻的原因是由于車輛產生了很大的側向加速度導致的；將這種情況標記為斜坡行駛，側翻指標為非結構道路指標SI和橫向加速度a_y，兩個指標只要有一個達到相應閾值即觸發防側翻機制；

2.4)其它行駛情況

將其余的行駛情況標記為其它工況，側翻指標為橫向載荷轉移率LTR。

3.根據權利要求2所述的一種用于礦區運輸車輛防側翻控制系統的控制方法，其特征在于，S4中根據不同工況下，得到的緊急決策或者防側翻決策的具體決策行為具體為：

1)結構化道路轉彎工況；

將這種情況標記為轉向行駛工況，當側翻指標橫向加速度a_y超過標定的相應的閾值，車輛速度一般過快；情況1：當前發生側翻危險，緊急決策采取差動制動行為，差動制動結果是車速下降同時產生一個阻止側翻的橫擺力矩；情況2：預測會發生側翻危險，防側翻決策采取整體降低車速行為；

2)非結構化道路復雜工況

2.1)礦區環境直行越障

將這種情況標記為單邊越障工況，如果側翻指標非結構道路指標SI超過相應的閾值，上述兩種決策均采取主動轉向行為；

2.2)礦區環境轉彎越障

將這種情況標記為單邊越障工況和轉向工況的結合工況，如果側翻指標橫向載荷轉移率LTR超過相應的閾值，上述兩種決策采取主動轉向行為；

2.3)礦區環境坡度路面行駛

將這種情況標記為斜坡行駛工況，非結構道路指標SI和橫向加速度a_y只要有一個達到其相應的閾值，則上述兩種決策均立即采取主動轉向行為，以調整車身姿態，同時車輛減速；

2.4)其它行駛情況

將其余的行駛情況標記為其它工況，側翻指標橫向載荷轉移率LTR超過相應的閾值，上述兩種決策均采取車輛減速行為。