一种汽车半主动稳定杆控制方法和系统

技术领域

本发明涉及车用稳定杆控制技术领域，具体涉及一种汽车半主动稳定杆控制方法和系统。

背景技术

在车辆转弯时，内侧与外侧车轮反跳，连接在车辆两侧悬架的被动稳定杆杆体发生扭转产生抵抗扭转的反向力矩，抑制两侧车轮反跳，从而降低车身侧倾角度，提高车辆操控性及稳定性，被动稳定杆受其自身固定刚度的限制，一方面车辆在坑洼路面低速直行时，由于被动稳定杆连接着车辆两侧悬架，当一侧车轮受到路面起伏激励时，会通过被动稳定杆同步到另一侧车轮，产生的震动通过稳定杆传递至车身，导致车身颠簸起伏，严重影响车身行驶舒适性；另一方面当车辆在越野路况行驶时，稳定杆的存在会限制左右悬架反跳行程，削弱两侧车轮的独立性，降低车轮着地及支撑能力，从而减弱车辆越野性能。因此，传统被动稳定杆不得不以降低车辆舒适性及越野性能作为代价，来提高车身稳定性及操控性，针对上述情况需要一种半主动稳定杆断开与连接的控制系统与方法，根据整车内的节点反馈的车速、方向盘转角、车身侧向加速度、稳定杆扭矩等信号判断整车行驶状态和车身姿态，并结合驾驶员操作意图，控制稳定杆液压系统中电磁阀的通断，从而控制可断开式稳定杆断开与连接，实现在复杂路况下的舒适性和安全性，还能兼顾越野能力。

现有公布号为CN115402045A的专利申请一种基于主动稳定杆的车辆综合控制方法及系统，该方法包括以下步骤：确定驾驶员意图判断以及车辆状态判断；基于对车辆稳定性、舒适性、敏捷性的优先级，确定车辆的总侧倾力矩以及前/后力矩分配；通过将分配的力矩发送至主动稳定杆电子控制单元，主动稳定杆电子控制单元进行电机控制计算，通过控制算法控制电流及转角，对应主动稳定杆执行机构输出需求扭矩，通过采用方向盘转角、纵向车速、侧向加速度、横摆角速度、侧倾角以及车轮垂向位移信号确定车辆的状态以及驾驶员的驾驶意图，该主动稳定杆车辆综合控制方法未考虑到专家模式的车辆行驶要求。

发明内容

本发明的目的之一是提供一种汽车半主动稳定杆控制方法，解决了汽车悬挂系统在不对城镇和越野行驶时无法兼顾舒适性和越野能力的问题。

为实现上述发明目的，本发明采取的技术方案如下：

一种汽车半主动稳定杆控制方法，包括以下步骤：

步骤S1、初始化系统：汽车稳定杆控制单元总成检测到车载KL15电上电，所述汽车稳定杆控制单元总成中的稳定杆电子控制单元被唤醒，所述稳定杆电子控制单元开始执行微控制单元的外设驱动初始化程序；

步骤S2、故障诊断：所述稳定杆电子控制单元完成初始化后，采集汽车中KL30电、压力传感器、电磁阀、CAN收发器及整车节点报文信号并进行故障诊断，若检测到发生故障，则进入步骤S3执行跛行策略，若无故障则进入进行稳定事件流判断；

步骤S3、跛行策略：所述稳定杆电子控制单元控制电磁阀断开，使稳定杆处于连接状态，通过执行内部的检测程序保证汽车行驶的安全性。

进一步地，包括步骤S4、稳定事件流判断：当稳定杆处于断开状态时进入到步骤S4.1，当稳定杆处于连接状态时进入步骤S4.2；

步骤S4.1、判断驾驶员是否主动控制稳定杆连接：若是则发出稳定杆连接信号，若否则进入到步骤S4.11；

步骤S4.11：车辆行进状态判断：根据变速箱挡位状态，若车辆处于前行状态，进入到步骤S4.12，若车辆处于倒车状态的进入到步骤S4.14；

步骤S4.12、车辆移动速度判断：若当前车速V大于等于V

S4.13、综合判断：结合当前车身侧向加速度a、方向盘转角 α及稳定杆扭矩T进行事件流判断，稳定杆扭矩进行事件流包括：

事件1：车身侧向加速度a≥a

事件2：方向盘转角α≥α

事件3：稳定杆扭矩T≥T

事件4：车身侧向加速度a≥T

事件5：车身侧向加速度a≥a

满足任一事件条件，则退出事件流判断状态，并发出稳定杆连接信号；

步骤4.14、车辆移动速度判断：根据变速箱挡位情况对车速进行判断，若当前车速V大于等于V

步骤S4.15、综合判断：结合当前车身侧向加速度a、方向盘转角α及稳定杆扭矩T进行事件流判断，事件流包括：

事件1：车身侧向加速度a≥a

事件2：方向盘转角α≥α

事件3：稳定杆扭矩T≥T

事件4：车身侧向加速度 a≥T

事件5：车身侧向加速度 a≥a

满足任一事件条件，则退出事件流判断状态，控制稳定杆处于连接状态；

S4.2、人工设定判断：在驾驶员按下稳定杆控制按键或整车驾驶模式处于越野模式的情况下，若驾驶员设置了专家模式，进入到步骤S4.21，若否则进入到步骤S4.22；

S4.21、所述稳定杆电子控制单元使用专家模式中设定的参数阈值进行条件判断，若是则发出稳定杆断开信号，若否则进入到步骤S3；

S4.22、车辆行进状态判断：若车辆处于前行状态则进入到步骤S4.23，若车辆处于倒车状态的进入到步骤S4.25；

步骤S4.23、车辆速度判断：若当前车速V大于等于V

S4.24、综合判断：结合当前车身侧向加速度a、方向盘转角 α及稳定杆扭矩T进行事件流判断，稳定杆扭矩进行事件流包括：

事件1：车身侧向加速度a≥a

事件2：方向盘转角α≥α

事件3：稳定杆扭矩T≥T

事件4：车身侧向加速度a≥T

事件5：车身侧向加速度a≥a

满足任一事件条件，则退出事件流判断状态，控制稳定杆处于连接状态；

步骤4.25、车辆移动速度判断，若当前车速V大于等于V

S4.26、综合判断：结合当前车身侧向加速度a、方向盘转角 α及稳定杆扭矩T进行事件流判断，稳定杆扭矩进行事件流包括：

事件1：车身侧向加速度a＜a

事件2：方向盘转角α＜α

事件3：稳定杆扭矩T＜T

事件4：车身侧向加速度a＜T

事件5：车身侧向加速度a＜a

满足任一事件条件，则退出事件流判断状态，发生出稳定杆断开信号，若否则通过CAN总线发出稳定杆断开条件不满足信号，通过对汽车本身状态及运动状态的数据采集，并进行对比来判断合适的稳定杆连接状态，以达到兼顾安全性和越野能力的目的。

优选的，还包括步骤S5、报警：记录故障状态并发送报警信号，用于保存故障信息用于持续调试和提示驾驶员注意汽车的运行状态。

更进一步的，所述专家模式指的是由驾驶员根据自身情况设定的当前车速V、车身侧向加速度a、方向盘转角α及稳定杆扭矩T的判断阈值，通过驾驶员主动进行设定，完成个性化的设置，以满足驾驶员的深度需求。

更优选的，所述稳定事件流判断的信号包括发动机运动状态、变速箱挡位、车身侧向加速度、驾驶模式、车辆速度、方向盘转角、专家模式设定和稳定杆控制按键，能够综合处理汽车的状态信息。

本发明的目的之二是提供一种汽车半主动稳定杆系统，解决了汽车悬挂系统无法在复杂路况行驶中兼顾舒适性和越野能力的问题。

为实现上述发明目的，本发明采取的技术方案如下：

一种汽车半主动稳定杆系统，包括稳定杆和稳定杆控制单元，所述稳定杆控制单元总成与所述稳定杆相连，所述稳定杆包括左稳定半杆、右稳定半杆和液压模块，所述液压模块包括液压缸、电磁阀和压力传感器，所述压力传感器用于实时向稳定杆控制单元总成反馈油路及所述液压缸中的油压信号，所述电磁阀控制所述液压缸的供油回路的通断，所述稳定杆控制单元总成将接收到所述液压缸压力信号转换为稳定杆的扭矩值，所述稳定杆控制单元总成控制所述电磁阀的接通，使所述液压缸的有杆腔和无杆接通形成回路，使所述稳定杆断开，所述电磁阀断开后，使所述液压缸的有杆腔和无杆腔形成的回路截断，所述稳定杆进入到连接状态，所述稳定杆控制单元与所述电磁阀和所述压力传感器电连接，由所述电磁阀控制液压系统来锁定所述稳定杆的状态，承载能力强。

优选的，所述稳定杆控制单元总成还包括衬套和卡箍，所述衬套和所述卡箍均套设在所述左稳定半杆和所述右稳定半杆上，用于提高所述稳定杆的移动稳定性。

进一步的，所述稳定杆控制单元总成包括稳定杆电子控制单元，用于处理汇总的行车状态信息并发出控制信号。

更进一步的，所述稳定杆控制单元通过CAN总线与汽车控制单元节点连接，用来传递车速、车身侧向加速度、方向盘转角和所述稳定杆连接状态信息，通过CAN总线连接，通信能力强。

更进一步的，所述汽车控制单元节点连接包括IG硬线信号、发动机状态信号、变速箱挡信号、驾驶模式信号和专家模式设定信号，综合考虑的信号多，调节汽车状态越可靠，保证了行车的安全性。

本发明的有益效果为：

该汽车半主动稳定杆控制方法根据整车节点反馈的车速、方向盘转角、车身侧向加速度、发动机状态及变速箱挡位整车行驶状态和车身姿态，并结合用于反馈稳定杆断开/接收指令和用于驾驶员自定义的车速、车身侧向加速度和方向盘转角阈值反馈的驾驶员操作意图，控制可断开式稳定杆断开与连接，使车辆可以适应急速转弯、砂石坑洼路面及崎岖越野路面等不同的路况下行驶，保证了车辆在转弯时的稳定性和安全性，兼顾野外崎岖路段行驶的越野性能，在判断过程通过专家模式主动设定个性化的判断阈值以获得更佳地车辆行驶性能。

附图说明

图1为本发明提供的汽车半主动稳定杆控制系统图；

图2为本发明提供的汽车半主动稳定杆控制方法的逻辑流程图一；

图3为本发明提供的汽车半主动稳定杆控制方法的逻辑流程图二；

图4为本发明提供的汽车半主动稳定杆控制方法的逻辑流程图三。

附图标记：

1、左稳定半杆；2、衬套；3、右稳定半杆；4、滚珠丝杆；5、液压缸；6、压力传感器；7、电磁阀；8、发动机运动状态；9、变速箱挡位；10、车身侧向加速度；11、驾驶模式；12、IG硬线；13、车辆速度；14、方向盘转角；15、专家模式设定；16、稳定杆控制按键；17、CAN总线；18、稳定杆电子控制单元。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

实施例一

如图1至图4所示，本实施例公开了一种汽车半主动稳定杆控制系统，包括稳定杆和稳定杆控制单元，稳定杆控制单元总成与稳定杆相连，稳定杆包括左稳定半杆1、右稳定半杆3和液压模块，稳定杆是可断开的，液压模块包括液压缸5、电磁阀7和压力传感器6，压力传感器6用于实时向稳定杆控制单元总成反馈油路及液压缸中的油压信号，电磁阀7控制液压缸5的供油回路的通断，稳定杆控制单元总成将接收到液压缸5压力信号转换为可断开稳定杆的扭矩值，稳定杆控制单元总成控制电磁阀7的接通，使液压缸5的有杆腔和无杆接通形成回路，使稳定杆断开，电磁阀7断开后，使液压缸5的有杆腔和无杆形成回路截断，稳定杆进入到连接状态，稳定杆控制单元与电磁阀7和压力传感器6电连接，由电磁阀7控制液压缸5来锁死稳定杆，液压缸5的具有缓冲作用。

优选地，稳定杆控制单元总成还包括衬套2和卡箍，衬套2和卡箍均套设在左稳定半杆1和右稳定半杆3上，衬套2用于对左稳定半杆1和右稳定半杆3进行导向，卡箍用于固定衬套2。

更优选地，稳定杆控制单元总成包含稳定杆电子控制单元(ECU)18和安装支架，稳定杆电子控制单元18通过IG硬线12与KL15、电磁阀7和压力传感器6相连，稳定杆电子控制单元18由安装支架固定在车体内。

稳定杆电子控制单元18通过CAN总线17与汽车的控制单元节点连接，以获得车速V、车身侧向加速度α、方向盘转角α、发动机状态和变速器挡位等信号，稳定杆电子控制单元18通过CAN总线17发送稳定杆的状态及故障信号给其他节点。

进一步地，汽车控制单元节点连接包括IG硬线12信号、发动机状态信号、变速箱挡信号、驾驶模式信号和专家模式设定信号，根据汽车的运动状态来判断控制稳定杆的工作状态。

稳定杆电子控制单元18实时监测液压模块在断开与连接时是否处于正常工作状态，稳定杆电子控制单元18将反馈的压力信号换算为稳定杆的扭矩值作为控制逻辑的扭矩反馈值，电磁阀7安装在液压缸5的有杆腔和无杆腔连接油路上，通过IG硬线12与稳定杆电子控制单元18相连，由稳定杆电子控制单元18发出控制电平控制电磁阀7的接通和关断。

液压缸5的工作过程如下：

当滚珠丝杆4处于液压缸5的中间时，液压缸5内的活塞环将中间油路封住，稳定杆电子控制单元18控制液压系统中连接有杠腔和无杆腔油路的电磁阀7关断，两侧油路被同时截止，液压缸5无法接通形成回路，滚珠丝杆4无法在液压缸5中做往左旋进及往右旋出动作，滚珠丝杆4处于锁死状态，稳定杆保持连接状态；若电磁阀7处于关断状态，滚珠丝杆4的初始位置处于液压缸5的一侧，并未封住中间的油路，如滚珠丝杆4处于右侧油腔，其中一侧车轮受到路面的激励，使滚珠丝杆4往左旋进，旋进过程中左侧油腔中的液压油通过中间油路顶开右侧油路中的单向阀流向右侧油腔，直至滚珠丝杆4往左旋到封住中间油路从而锁死液压缸5和滚珠丝杆4，实现稳定杆连接，提供扭转保持力矩；当稳定杆电子控制单元18控制两个电磁阀7同时接通，液压缸5两侧的油路接通形成回路，液压缸5和滚珠丝杆4可自由的旋进和旋出，此时稳定杆断开，增加两侧车轮的反跳行程差。

实施例二

如图2-4所示，本实施例公开了一种汽车半主动稳定杆控制方法，包括以下步骤：

步骤S1、初始化系统：汽车稳定杆控制单元总成检测到车载KL15电上电，汽车稳定杆控制单元总成中的稳定杆电子控制单元18被唤醒，稳定杆电子控制单元18开始执行微控制单元(MCU)的外设驱动初始化程序；

步骤S2、故障诊断：稳定杆电子控制单元18完成初始化后，采集汽车中KL30电、压力传感器6、电磁阀7、CAN收发器及整车节点报文信号并进行故障诊断，若检测到发生故障，则进入步骤S3执行跛行策略，若无故障则进入到步骤S4进行稳定事件流判断；

步骤S3、跛行策略：稳定杆电子控制单元18控制电磁阀7断开，使稳定杆处于连接状态；

其中，KL15表示发动机的点火信号和启动车辆的信号，其中KL15R，其中R表示Radio，用于启动车辆的仪表盘、中控、门窗等，但是发动机不启动；KL30表示由蓄电池的正极为各稳定杆电子控制单元进行低压供电，通常为11V～15V。

进一步地，还包括步骤S4、稳定事件流判断：当稳定杆处于断开状态时进入到步骤S4.1，当稳定杆处于连接状态时进入步骤S4.2，通过多项汽车行驶数据以及驾驶员的主动设定来判断稳定杆的连接状态，以保证汽车行驶的稳定性或者越野能力；

S4.1、判断驾驶员是否主动控制稳定杆连接：若是则发出稳定杆连接信号，若否则进入到步骤S4.11；

步骤S4.11：车辆行进状态判断：根据变速箱挡位状态，若车辆处于前行状态，进入到步骤S4.12，若车辆处于倒车状态的进入到步骤S4.14；

步骤S4.12、车辆移动速度判断：若当前车速V大于等于V

S4.13、综合判断：结合当前车身侧向加速度a、方向盘转角 α及稳定杆扭矩T进行事件流判断，稳定杆扭矩进行事件流包括：

事件1：车身侧向加速度a≥a

事件2：方向盘转角α≥α

事件3：稳定杆扭矩T≥T

事件4：车身侧向加速度a≥T

事件5：车身侧向加速度a≥a

满足任一事件条件，则退出事件流判断状态，并发出稳定杆连接信号；

步骤4.14、车辆移动速度判断：根据变速箱挡位情况对车速进行判断，若当前车速V大于等于V

步骤S4.15、综合判断：结合当前车身侧向加速度a、方向盘转角 α及稳定杆扭矩T进行事件流判断，事件流包括：

事件1：车身侧向加速度a≥a

事件2：方向盘转角α≥α

事件3：稳定杆扭矩T≥T

事件4：车身侧向加速度a≥T

事件5：车身侧向加速度a≥a

满足任一事件条件，则退出事件流判断状态，控制稳定杆处于连接状态；

步骤S4.2、人工设定判断：在驾驶员按下稳定杆控制按键或整车驾驶模式处于越野模式的情况下，若驾驶员设置了专家模式，进入到步骤S4.21，若否则进入到步骤S4.22；

步骤S4.21、稳定杆电子控制单元18使用专家模式中设定的参数阈值进行条件判断，若是则发出稳定杆断开信号，若否则进入到步骤S3；

步骤S4.22、车辆行进状态判断：若车辆处于前行状态则进入到步骤S4.23，若车辆处于倒车状态的进入到步骤S4.25；

步骤S4.23、车辆速度判断：若当前车速V大于等于V

步骤S4.24、综合判断：结合当前车身侧向加速度a、方向盘转角 α及稳定杆扭矩T进行事件流判断，稳定杆扭矩进行事件流包括：

事件1：车身侧向加速度a≥a

事件2：方向盘转角α≥α

事件3：稳定杆扭矩T≥T

事件4：车身侧向加速度a≥T

事件5：车身侧向加速度a≥a

满足任一事件条件，则退出事件流判断状态，控制稳定杆处于连接状态

步骤4.25、车辆移动速度判断，若当前车速V大于等于V

步骤S4.26、综合判断：结合当前车身侧向加速度a、方向盘转角 α及稳定杆扭矩T进行事件流判断，稳定杆扭矩进行事件流包括：

事件1：车身侧向加速度a＜a

事件2：方向盘转角α＜α

事件3：稳定杆扭矩T＜T

事件4：车身侧向加速度a＜T

事件5：车身侧向加速度a＜a

满足任一事件条件，则退出事件流判断状态，发生出稳定杆断开信号，若否则通过CAN总线17发出稳定杆断开条件不满足信号。

更优选地，稳定事件流判断的信号包括发动机运动状态(EMS)8、变速箱挡位(TCU)9、车身侧向加速度(ABM)10、驾驶模式(VCU)11、车辆速度(BCS)13、方向盘转角(ESP)14、专家模式设定(HUT)15和稳定杆控制按键(CEM)16。

优选地，S4、报警：记录故障状态并发送报警信号，执行步骤S3之后，将发生故障的各项参数存储并通过汽车面板上的警示灯发生灯光警告，提高驾驶员注意到汽车运行状态。

另外，微控制单元的外设包括GPIO、CAN和ADC。

更进一步地，专家模式指的是由驾驶员根据自身情况设定的当前车速V、车身侧向加速度a、方向盘转角α及稳定杆扭矩T的判断阈值。

稳定杆电子控制单元完成初始化后的诊断类别具体包括：KL30电过压及欠压、压力传感器6的电压信号是否超范围、电磁阀7短地、短电或开路状态、CAN busoff、车速V、方向盘转角a、车身侧向加速度a及发动机状态等报文信号的无效或丢失，当以上任一个故障发生时，考虑到整车的行驶安全性，会进入failsafe状态执行跛行策略，控制电磁阀7断开，保持稳定杆连接，以提高车身强度，同时记录相关的故障码，并将稳定杆故障信号通过CAN总线17发送到仪表盘或专家模式设定15上给驾驶员进行报警。

如图3所示，稳定杆连接事件流判断逻辑，具体过程如下：

若稳定杆当前处于断开状态，优先判断驾驶员是否按下稳定杆控制按键，若驾驶员按下稳定杆控制按键，则强制断开电磁阀7，控制稳定杆处于连接状态；若驾驶员未按下控制按键，则进一步判断当前车辆处于前行还是倒车状态，通过检测变速箱挡位信号来确定行车状态。

若车辆处于前行状态，进入车辆前行状态下稳定杆连接的事件流判断，对车速V进行判断，若当前车速V≥V

表1为前行工况的参数阈值表

若车辆处于倒车状态，进入倒车状态下稳定杆连接的事件流判断，步骤与前行状态下事件流判断步骤一致，但是车速V、车身侧向加速度a、方向盘转角α以及稳定杆扭矩T的参数阈值参考表2。

表2为倒车工况参数的阈值表

稳定杆断开事件流判断逻辑如图4所示，具体过程如下：

当驾驶员主动设置了专家模式中的车速V、车身侧向加速度a及方向盘转角α的参数阈值，其参数阈值通过CAN总线17发送给稳定杆电子控制单元18，以替换事件中的条件，参见表3为专家模式参数阈值组合，驾驶员可根据自身在不同越野路段的驾驶感觉，通过专家模式设定15设置多种专家模式参数阈值的组合，使车辆拥有更强的越野路况适应性，E稳定杆电子控制单元18将接收到的参数阈值存储进EEPROM中，在KL15电重新上电后，稳定杆电子控制单元18都能从EEPROM中读取专家模式的参数阈值，即具有记忆功能，驾驶员无需在专家模式设定15上再次设置专家模式的参数阈值。若稳定杆处于连接状态，且驾驶员按下稳定杆控制按键或整车驾驶模式处于低速四驱/沙地等越野模式，驾驶员从专家模式设定15上选定需要使用的专家模式参数阈值组合，并发出专家模式驾驶请求，稳定杆电子控制单元18便执行专家模式程度，且不论当前车辆是前行还是倒车状态，均使用专家模式中设定的参数阈值进行条件判断。以驾驶员从专家模式设定15选定参数阈值组合表3为例，若车速V＜V

表3为专家模式参数阈值表

驾驶员未通过专家模式设定15发出专家模式请求的情况下，执行前行或倒车工况下稳定杆断开事件流判断逻辑，稳定杆断开事件1～事件5中的参数组合与稳定杆连接事件1～事件5中的一致，但是当前车速V、车身侧向加速度a等参数与其阈值的关系为小于，如事件2：当车速V＜V

根据上述说明书的揭示和教导，本发明所属领域的技术人员还可以对上述实施方式进行变更和修改。因此，本发明并不局限于上面揭示和描述的具体实施方式，对于本发明的一些修改和变更也应当落入本发明的权利要求的保护范围内。此外，尽管本说明书中使用了一些特定的术语，但这些术语只是为了方便说明，并不对本发明构成任何限制。