[发明专利]一种制动耦合主动悬架抗侧翻集成控制装置及其控制方法

权利要求书

1.一种制动耦合主动悬架抗侧翻集成控制装置，其特征在于，包括控制单元、制动控制器、悬架控制器、侧倾角传感器、差动制动系统、主动悬架系统；所述倾角传感器用于测量车身侧倾角，并将其传输给所述控制单元；

所述控制单元分别与侧倾角传感器、制动控制器、悬架控制器电连接，所述控制单元根据接收到的所述侧倾角传感器测量的车身侧倾角信号利用侧翻预警算法进行运算，得到横向载荷转移率的绝对值作为侧翻指标，并根据运算的结果向所述制动控制器和所述悬架控制器发出控制指令；

所述制动控制器与所述差动制动系统电连接，所述制动控制器得到来自所述控制单元的控制指令后传递信号给所述差动制动系统，对所述差动制动系统使用H_∞控制，所述差动制动系统将力和力矩分配到四个车轮上，对每一个车轮施加一个不同的单独制动力，使汽车改变运动状态，这时产生一个横摆力矩，并通过此力矩来改变车辆的运行状态，提高车辆的侧倾稳定性；

所述悬架控制器与所述主动悬架系统电连接，所述悬架控制器得到来自所述控制单元的控制指令后传递信号给所述主动悬架系统，对所述主动悬架系统使用H_∞控制，所述主动悬架系统控制车辆左右悬架的作用力，根据车辆状态，抬高外侧或倾斜侧车身的高度；

该控制装置通过对所述差动制动系统和所述主动悬架系统进行集成控制，使车辆在发生侧翻危险时，能对车身进行调整，使其不会发生侧翻。

2.根据权利要求1所述一种制动耦合主动悬架抗侧翻集成控制装置，其特征在于，所述侧倾角传感器与所述控制单元之间设有传感器信号处理机构，所述传感器信号处理机构分别与所述侧倾角传感器和所述控制单元电连接，所述传感器信号处理机构将所述侧倾角传感器输入的信号进行放大、降噪和抗干扰处理之后，再把模拟信号转换成数字信号输出到所述控制单元。

3.根据权利要求2所述一种制动耦合主动悬架抗侧翻集成控制装置，其特征在于，所述传感器信号处理机构包括放大电路、降噪和防干扰电路、模数转换电路，所述传感器信号处理机构先将接收到的信号通过放大电路进行放大，再将信号输入降噪和防干扰电路进行降噪、防干扰处理，最后信号通过模数转换电路进行模数转换。

4.根据权利要求1所述一种制动耦合主动悬架抗侧翻集成控制装置，其特征在于，通过侧翻预警算法得到横向载荷转移率的过程如下：

输入信号是车身侧倾角，横向载荷转移率的计算公式为；

式中LTR为横向载荷转移率，Cs为等效侧倾阻尼系数，为汽车簧载质量侧倾角，Ks为悬架等效侧倾刚度，m为整车质量，g为重力加速度，B为车辆轮距，所述控制单元根据计算出的LTR值与阈值比较，根据比较结果控制输出高电平触发控制指令信号。

5.根据权利要求1所述一种制动耦合主动悬架抗侧翻集成控制装置，其特征在于，所述差动制动系统就是要对左右轮胎产生不同的制动力，从而纠正使汽车产生侧翻趋势的横摆力矩的作用，当被控车辆在正常行驶的时候，可以通过传感器实时监控车辆的行驶状态，再根据侧翻趋势，计算出要实施的差动制动力，最后通过对各个轮胎施加制动力来达到抗侧翻的目的。

6.根据权利要求1所述一种制动耦合主动悬架抗侧翻集成控制装置，其特征在于，所述主动悬架系统采用全主动悬架，全主动悬架的机械结构由液压动力源、液压输出缸还有电磁控制阀门所组成，汽车的主动悬架防侧翻可以通过液压输出缸的压力改变来实现，从而产生一个可以抗侧倾的力矩，防止车辆的过度侧倾，降低由于车辆紧急转弯造成的车辆侧倾危险，改善车辆的侧倾稳定性，所述主动悬架系统将力和力矩分配到全主动悬架上，控制车辆左右悬架的作用力，根据车辆状态，抬高外侧或倾斜侧车身的高度。

7.根据权利要求1所述一种制动耦合主动悬架抗侧翻集成控制装置，其特征在于，该控制装置串联手动开关。

8.一种制动耦合主动悬架抗侧翻集成控制装置的控制方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1：侧倾角传感器把车辆的车身侧倾角信号输入到传感器信号处理机构，传感器信号处理机构将传感器输入的信号进行放大、降噪、抗干扰处理之后，把模拟信号转换成数字信号输入到控制单元中去；

S2：控制单元接收侧倾角传感器传送过来的处理过的车身侧倾角信号，利用侧翻预警算法进行运算，选取LTR的绝对值为侧翻指标，如果LTR达到0.9的阈值，立即发出高电平触发控制指令信号给制动控制器；

S3：制动控制器接收到控制指令信号之后，制动控制器传递信号给差动制动系统，差动制动系统抗侧翻发生作用，对差动制动系统使用H_∞控制，通过差动制动抗侧翻要在保证LTR的绝对值在阈值0.9的前提下，改变车轮的制动力，控制单元再次通过侧倾角传感器对车辆侧翻程度的估算，即在改变制动力后，通过侧翻预警算法再次计算LTR的绝对值是否超出0.9的阈值，假如差动制动控制可以达到抗侧翻控制的要求，即LTR绝对值没有超出0.9阈值，则控制单元不再发送信号给制动控制器，差动制动系统系统就不启动，但是如果进行差动制动控制之后，还是没有办法满足系统对抗侧翻的控制要求的情况下，即LTR绝对值超出0.9阈值，控制单元就会发出高电平触发控制指令信号给悬架控制器，悬架控制器传递信号给主动悬架系统，主动悬架系统对悬架控制器也使用H_∞控制，通过主动悬架系统调整车身平衡；

S4：在改变车轮的制动力和车身两侧平衡后，控制单元再一次通过侧倾角传感器对车辆侧翻程度进行估算，通过侧翻预警算法再一次计算LTR的绝对值是否超出0.9的阈值，超出的话再次启动差动制动系统进行差动制动控制，循环步骤S3，直至当LTR的绝对值不超出0.9的阈值时，控制单元向制动控制器、悬架控制器发出控制信号，制动控制器、悬架控制器控制主动悬架系统和差动制动系统回位，主动悬架系统和差动制动系统恢复到原来的状态。