[发明专利]一种基于侧倾风险指标的车辆危险状态预警方法

权利要求书

1.一种基于侧倾风险指标的车辆危险状态预警方法，其特征在于，包括一种基于侧倾风险指标的车辆危险状态预警系统；

所述基于侧倾风险指标的车辆危险状态预警系统，包括：

车辆质心侧倾角传感器、横向加速度传感器、陀螺仪、侧倾角加速度传感器、微处理器、显示屏预警模块、方向盘电机驱动模块、方向盘电机、偏心旋转块；所述微处理器分别与所述的车辆质心侧倾角传感器、横向加速度传感器、陀螺仪、侧倾角加速度传感器通过导线依次连接；所述微处理器分别与所述的显示屏预警模块、方向盘电机驱动模块通过导线依次连接；所述的方向盘电机驱动模块、方向盘电机、偏心旋转块通过导线依次串联连接；

所述基于侧倾风险指标的车辆危险状态预警方法，包括以下步骤：

步骤1：建立车辆簧上和簧下侧倾中心的侧倾方向力矩平衡模型，用于计算整车左右车轮的垂直载荷差值，建立车辆簧上质心的垂直方向动力学模型，用于计算车辆两侧车轮垂直载荷总和，通过左右车轮的垂直载荷差值以及车辆两侧车轮垂直载荷总和计算侧倾风险指标；

步骤2：车辆横向加速度结合车辆侧倾中心的侧倾方向力矩平衡模型，分别得到固定侧倾中心的侧倾角、侧倾角速率、侧倾角加速度，进一步结合实测的侧倾角、侧倾角速率以及侧倾角加速度，建立车辆状态参数误差辨识模型；

步骤3：通过最小递推二乘模型计算出车辆侧倾高度、侧倾中心转动惯量、悬架等效侧倾刚度、悬架等效阻尼系数的实时变化情况，以此获取车辆的侧倾高度误差、侧倾中心转动惯量误差、悬架等效侧倾刚度误差、悬架等效阻尼系数误差；

步骤4：通过传感器测量得到的横向加速度、侧倾角、侧倾角速率、侧倾角加速度，以及实时修正侧倾高度、修正悬架等效阻尼系数、修正悬架等效侧倾刚度以及修正侧倾中心转动惯量，建立基于实时修正的侧倾高度的侧倾风险指标模型；

步骤5：通过基于实时修正参数的侧倾风险指标模型，标定侧倾风险阈值，再根据侧倾风险阈值判断是否发生侧翻危险；

2.根据权利要求1所述的基于侧倾风险指标的车辆危险状态预警方法，其特征在于：步骤1中所述建立车辆侧倾中心的侧倾方向力矩平衡模型为：

步骤1.1,建立车辆沿y轴侧倾的车辆动力学模型，假设不考虑车辆轮胎模型，车辆侧倾中心的侧倾方向力矩平衡模型为：

其中，m_s为车辆簧载质量，h_s为簧载质量中心到侧倾中心的距离即侧倾高度，g为重力加速度g，θ为路面横坡角，k_φ为悬架等效侧倾刚度，c_φ为悬架等效侧倾阻尼系数，I_{xx_o}为侧倾中心转动惯量(I_xx为簧上质心转动惯量)，a_y为横向加速度，φ为侧倾角，为侧倾角速率，为侧倾角加速度；

步骤1.2,当以车辆簧下质心为力矩中心时，侧倾中心的力矩平衡方程为：

其中，F_zr为车辆右侧车轮垂直载荷、F_zl为车辆左侧车轮垂直载荷、T为轮距、h_R为车辆侧倾中心距离地面高度、h_u为簧下质心距离地面高度、I_{xx_u}为簧下质心转动惯量，F_y＝ma_y-mgsinθ，m＝m_s+m_u；

步骤1.3,假设侧倾角较小，则cosφ≈1，sinφ≈φ，由上述的力矩平衡方程可得到左右车轮的垂直载荷差值表达式：

步骤1.4，由于车辆的整车质心高度H可表达为：因此，步骤1.3的车辆左右车轮的垂直载荷差值表达式：

步骤1中所述车辆簧上质心的垂直方向动力学模型：

建立车辆簧载质量在z轴方向上的受力平衡方程：

其中，

即可得车辆两侧车轮垂直载荷总和:

其中，为簧载质心沿z轴的垂直加速度；

步骤1中所述的侧倾风险指标为：

假设项较小，趋近于零，将上述所建立的车辆轮胎垂直载荷之差和垂直载荷之和求比值，即可得到改进型车辆侧倾风险指标：