一种抗横风功能控制方法、装置及设备

技术领域

本发明涉及车辆控制技术领域，尤其涉及一种抗横风功能控制方法、装置及设备。

背景技术

当车辆遭遇横风时，车辆的横向稳定性会下降。此时无经验的驾驶员容易因恐慌进行误操作，驾驶安全性低，车辆容易失稳造成事故。

当前的解决方案是，在整车悬架匹配调校时，增加横向稳定杆刚度、螺簧刚度以及增加减振器阻力等方式，来提高车辆在行驶全程的横向稳定性，以应对遭遇横风的工况。然而，在提高车辆横向稳定性的同时，会导致车辆在正常工况下的乘坐舒适性下降，两者需要平衡考虑。因此，为了保证正常工况下的乘坐舒适性，目前的车辆在遭遇横风的工况下仍存在横向摆动，驾驶安全性低，需要驾驶员凭经验控制车辆。

发明内容

本发明的主要目的在于提供一种抗横风功能控制方法、装置及设备，旨在解决现有技术中车辆在遭遇横风的工况下存在横向摆动，驾驶安全性低，需要驾驶员凭经验控制车辆的技术问题。

第一方面，本发明提供一种抗横风功能控制方法，所述抗横风功能控制方法包括：

获取车辆的实际横向加速度和理论横向加速度；

将所述实际横向加速度减去所述理论横向加速度计算得到横向加速度差值；

若所述横向加速度差值大于第一预设阈值，则启动抗横风功能，其中，所述第一预设阈值大于零。

可选地，所述启动抗横风功能的步骤包括：

逐渐增大所述抗横风功能的作用强度；

当所述横向加速度差值减小至第二预设阈值时，停止增大所述抗横风功能的作用强度，其中，所述第二预设阈值大于零，且小于所述第一预设阈值。

可选地，在启动抗横风功能的步骤后还包括：

若所述横向加速度差值小于所述第二预设阈值，则关闭所述抗横风功能。

可选地，所以关闭所述抗横风功能的步骤包括：

逐渐减小所述抗横风功能的作用强度，直至所述抗横风功能完全关闭。

可选地，在启动抗横风功能的步骤后还包括：

当一抗横风功能的作用强度对应的实际横向加速度差值与标定横向加速度差值的偏差绝对值大于第一偏差阈值时，输出故障告警；

或，当一横向加速度差值对应的抗横风功能的实际作用强度与标定作用强度的偏差绝对值大于第二偏差阈值时，输出故障告警。

可选地，所述抗横风功能控制方法还包括：

在车辆的ABS功能和/或VDC功能启动时，禁用所述抗横风功能。

可选地，所述抗横风功能控制方法还包括：

在方向盘转角绝对值大于转角阈值和/或方向盘转速绝对值大于转速阈值时，禁用所述抗横风功能。

可选地，所述获取车辆的实际横向加速度和理论横向加速度的步骤包括：

通过惯性传感器测得所述实际横向加速度；

通过方向盘转角传感器和轮速传感器测得方向盘转角和车轮转速；

基于车辆理论运动学模型，计算得到所述方向盘转角和所述车轮转速所对应的所述理论横向加速度。

第二方面，本发明还提供一种抗横风功能控制装置，所述抗横风功能控制装置包括：

获取模块，用于获取车辆的实际横向加速度和理论横向加速度；

差值计算模块，用于将所述实际横向加速度减去所述理论横向加速度计算得到横向加速度差值；

控制模块，用于若所述横向加速度差值大于第一预设阈值，则启动抗横风功能，其中，所述第一预设阈值大于零。

第三方面，本发明还提供一种抗横风功能控制设备，所述包括处理器、存储器、以及存储在所述存储器上并可被所述处理器执行的抗横风功能控制程序，其中所述抗横风功能控制程序被所述处理器执行时，实现如上述的抗横风功能控制方法的步骤。

本发明的抗横风功能控制方法通过实际横向加速度减去理论横向加速度计算得到横向加速度差值，在抗横风功能未启动时，通过横向加速度差值能够判断车辆是否遭遇横风、横风的方向以及横风的强度。若横向加速度差值大于第一预设阈值，说明车辆遭遇的横风会明显降低车辆的横向稳定性，此时控制启动抗横风功能，以减少横风对车辆横向稳定性的影响，从而保证驾驶安全性。反之，则不启动抗横风功能，以保证正常工况下的乘坐舒适性。

附图说明

图1为本发明一实施例中抗横风功能控制方法的流程示意图；

图2为图1所示抗横风功能控制方法中步骤S11的流程示意图；

图3为一实施例中车辆转弯时遭遇横风的示意图；

图4为本发明另一实施例中抗横风功能控制方法的流程示意图；

图5为本发明又一实施例中抗横风功能控制方法的流程示意图；

图6为本发明一实施例中抗横风功能控制装置与车辆的连接示意图；

图7为本发明一实施例中抗横风功能控制设备的硬件结构示意图。

本发明目的的实现、功能特点及优点将结合实施例，参照附图做进一步说明。

具体实施方式

应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

第一方面，本发明实施例提供了一种抗横风功能控制方法。

图1示出了本发明一实施例中抗横风功能控制方法的流程示意图。

参照图1，一实施例中，抗横风功能控制方法包括如下步骤：

S11、获取车辆的实际横向加速度和理论横向加速度；

本实施例中，在不考虑横风、路面状况等外部环境因素的情况下，根据车辆的车型以及行驶状况可以分析计算得到车辆的理论横向加速度。其中，车型涉及轮距、轴距、轴荷、重心高度、轮胎规格等参数，行驶状况涉及转弯半径、车速等参数。实际横向加速度能够通过车载IMU(InertialMeasurement Unit，惯性测量单元)检测得到。

图2示出了图1所示抗横风功能控制方法中步骤S11的流程示意图。

进一步地，参照图2，一实施例中，步骤S11包括如下步骤：

S111、通过惯性传感器测得实际横向加速度；

通过对步骤S11的分析可知，实际横向加速度能够通过车载IMU(InertialMeasurementUnit，惯性测量单元)检测得到。具体到本实施例中，实际横向加速度由设置于车辆上的惯性传感器测得。

S112、通过方向盘转角传感器和轮速传感器测得方向盘转角和车轮转速；

通过对步骤S10的分析可知，计算车辆的理论横向加速度所需的一部分相关参数由行驶状况决定，行驶状况涉及转弯半径、车速等参数。具体到本实施例中，在车辆直行时，理论横向加速度为零。在车辆转弯时，理论横向加速度考虑由离心作用所产生的离心加速度，计算离心加速度所需涉及的行驶状况相关参数包括转弯半径和车速。其中，当车辆小角度转弯时，忽略此时车辆的不足转向和过度转向影响，可认为车辆做圆周运动，通过方向盘转角结合车型相关参数可计算此时车辆的转弯半径。车速可由车轮转速结合车型相关参数计算得到。因此，在已知车型相关参数的情况下，只需测得方向盘转角和车轮转速即可通过后续计算得到转弯半径和车速。具体地，方向盘转角由设置于车辆上的方向盘转角传感器测得，车轮转速由设置于车辆上的轮速传感器测得。

S113、基于车辆理论运动学模型，计算得到方向盘转角和车轮转速所对应的理论横向加速度。

通过对步骤S11的分析可知，计算车辆的理论横向加速度所需的一部分相关参数由车型决定，车型涉及轮距、轴距、轴荷、重心高度、轮胎规格等参数。具体到本实施例中，通过车型相关参数可创建车辆理论运动学模型，基于车辆理论运动学模型，结合步骤S112中测得的方向盘转角和车轮转速，即可计算得到本发明后续控制分析所需的理论横向加速度。可选地，车辆理论运动学模型可选用整车运动ADMAS模型。

S12、将实际横向加速度减去理论横向加速度计算得到横向加速度差值；

本实施例中，以实际横向加速度的方向为正方向，实际横向加速度的数值计为正值。若理论横向加速度的方向与实际横向加速度的方向相同，则理论横向加速度的数值计为正值。若理论横向加速度的方向与实际横向加速度的方向相反，则理论横向加速度的数值计为负值。

在车辆实际行驶时，受外部环境因素的影响，车辆的实际横向加速度与理论横向加速度必然存在偏差，将实际横向加速度减去理论横向加速度计算得到横向加速度差值，横向加速度差值可表征外部环境因素对车辆横向稳定性的影响。考虑到各种外部环境因素中，横风对于车辆横向稳定性的影响最为显著，因此，实际横向加速度与理论横向加速度的差值可进一步表征横风对车辆横向稳定性的影响。在抗横风功能未启动时，通过横向加速度差值能够判断车辆是否遭遇横风、横风的方向以及横风的强度。

具体地，在不考虑横风以外的外部环境因素对横向加速度的影响时，若横向加速度差值等于零，则判断车辆未遭遇横风。若横向加速度差值大于零，则横风方向与实际横向加速度方向相同。若横向加速度差值小于零，则横风方向与实际横向加速度方向相反。实际横向加速度的方向可由车载IMU获取。横向加速度差值的绝对值越大，表示横风的强度越大。如需考虑横风以外的外部环境因素对横向加速度的影响时，将横向加速度差值的比较对象由零点替换为一段数值区间即可，判断过程类似，在此不作赘述。

S30、若横向加速度差值大于第一预设阈值，则启动抗横风功能，其中，第一预设阈值大于零。

本实施例中，对于横向加速度差值大于第一预设阈值的情况，判断车辆遭遇的横风会明显降低车辆的横向稳定性，此时控制启动抗横风功能，以减少横风对车辆横向稳定性的影响。该步骤中的判断策略所考虑的因素如下：

在车辆直行时，理论横向加速度为零，实际横向加速度完全由横风、路面状况等外部环境因素决定，横向加速度差值必定大于零，不存在横向加速度差值小于零的情况，因此在横向加速度差值大于第一预设阈值时即可判断横风强度较高且会明显降低车辆的横向稳定性。

图3示出了一实施例中车辆转弯时遭遇横风的示意图。

车辆转弯时，参照图3，在车辆向图中A方向转弯即车辆右转时，由离心作用产生离心加速度a1，离心加速度a1的方向与A方向相反，离心加速度a1即为本发明中的理论横向加速度。若此时车辆遭遇图中B方向的横风(B方向与A方向相反，与a1的方向相同)，则实际横向加速度a减去理论横向加速度a1得到的横向加速度差值a2大于零。与之对应地，若此时车辆遭遇图中A方向的横风，则实际横向加速度a减去理论横向加速度a1得到的横向加速度差值a2小于零。结合图3容易得知，遭遇B方向的横风会加剧车辆在转弯时的离心作用进而提高侧滑风险，遭遇A方向的横风会缓解车辆在转弯时的离心作用进而降低侧滑风险。因此，无需考虑横向加速度差值a2小于零的情况，在横向加速度差值a2大于第一预设阈值时即可判断横风强度较高且会明显降低车辆的横向稳定性。

需要说明的是，第一预设阈值根据需要进行设置，能够尽量减小横风以外其他外界环境因素干扰，并且保证不开启抗横风功能时的车辆横向稳定性即可，本发明对此不作限定。示例地，第一预设阈值可设置为1m/s

由此，本发明的抗横风功能控制方法通过实际横向加速度减去理论横向加速度计算得到横向加速度差值，在抗横风功能未启动时，通过横向加速度差值能够判断车辆是否遭遇横风、横风的方向以及横风的强度。若横向加速度差值大于第一预设阈值，说明车辆遭遇的横风会明显降低车辆的横向稳定性，此时控制启动抗横风功能，以减少横风对车辆横向稳定性的影响，从而保证驾驶安全性。反之，则不启动抗横风功能，以保证正常工况下的乘坐舒适性。

进一步地，一实施例中，启动抗横风功能的步骤包括：

逐渐增大抗横风功能的作用强度；

当横向加速度差值减小至第二预设阈值时，停止增大抗横风功能的作用强度，其中，第二预设阈值大于零，且小于第一预设阈值。

本实施例中，随着抗横风功能的作用强度的逐渐增大，横向加速度差值会逐渐减小，表征了横风对车辆横向稳定性的影响逐渐减小。一方面，通过逐渐增大抗横风功能的作用强度，能够避免车辆横向稳定性突然增大造成整车姿态瞬态波动。另一方面，通过设置第二预设阈值，能够限制抗横风功能的作用强度，在保证车辆横向稳定性的同时保证一定的乘坐舒适性。第二预设阈值可根据需要进行设置，能够在保证车辆横向稳定性的同时保证一定的乘坐舒适性即可，本发明对此不作限定。示例地，第二预设阈值可设置为0.5m/s

需要说明的是，本发明中流程示意图的前后顺序并不严格表示控制方法各步骤的时间顺序。例如，在图1所示的实施例中，步骤S11和步骤S12不仅仅在步骤S13之前进行，在车辆的整个行驶过程中，步骤S11和步骤S12是持续进行的，以实时获取横向加速度差值，从而判断横风对车辆横向稳定性的影响。

图4示出了本发明另一实施例中抗横风功能控制方法的流程示意图。

参照图4，一实施例中，在启动抗横风功能的步骤后还包括：

S14、若横向加速度差值小于第二预设阈值，则关闭抗横风功能。

本实施例中，在抗横风功能的作用强度不变的情况下，横向加速度差值的减小表征了横风的消退，通过在该情况下关闭抗横风功能，能够避免横风消退后，抗横风功能持续作用影响车辆的乘坐舒适性。

可选地，为避免除横风以外的其他外部环境因素对横向加速度差值的影响，可将步骤S14设置为：

若横向加速度差值小于第三预设阈值，则关闭抗横风功能，其中，第三预设阈值大于零，小于第二预设阈值。

可选地，为避免车辆横向稳定性突然减小造成整车姿态瞬态波动，可将关闭抗横风功能的步骤设置为：

逐渐减小抗横风功能的作用强度，直至抗横风功能完全关闭。

本实施例中，抗横风功能的作用强度降低至零即表示抗横风功能完全关闭，

继续参照图4，进一步地，一实施例中，在启动抗横风功能的步骤后还包括：

S15、当一抗横风功能的作用强度对应的实际横向加速度差值与标定横向加速度差值的偏差绝对值大于第一偏差阈值时，输出故障告警；

或，当一横向加速度差值对应的抗横风功能的实际作用强度与标定作用强度的偏差绝对值大于第二偏差阈值时，输出故障告警。

本实施例中，在车辆实际行驶之前，需要对车辆进行实车标定检测，此时涉及抗横风功能控制方法所涉及的各控制模块、执行模块均能够正常工作。在一定的横风条件下，横向加速度差值与抗横风功能的作用强度存在一一对应的关系。将实车标定检测得到的多组点值拟合成曲线，能够得出横向加速度差值与抗横风功能的作用强度的函数关系。如此，基于该函数关系，能够得到一抗横风功能的作用强度所对应的标定横向加速度差值，以及一横向加速度差值所对应的抗横风功能的标定作用强度。

在车辆实际行驶过程中，受抗横风功能控制方法所涉及的各控制模块、执行模块工作状况的影响，在一定的横风条件下，横向加速度差值与抗横风功能的作用强度的对应关系也将发生变化。特别说明，由于抗横风功能控制方法中的执行动作很快，动作总时长通常控制在毫秒级，远小于横风的持续作用时长，因此在整个动作过程中可假定横风条件不变。

作为一种可选的实施方式，通过抗横风功能的作用强度所对应的实际横向加速度差值与标定横向加速度差值的偏差绝对值判断相关模块是否正常工作。作为另一种可选的实施方式，通过横向加速度差值所对应的抗横风功能的实际作用强度与标定作用强度的偏差绝对值判断相关模块是否正常工作。若判断相关模块存在异常，则输出故障告警。驾驶员可根据故障告警关闭抗横风功能，并且尽快对相关模块进行检修维护。也可在该步骤的基础上进一步设置在输出故障告警的同时自动关闭抗横风功能。

需要说明的是，第一偏差阈值和第二偏差阈值根据需要进行设置，能够表示相关模块存在异常即可，本发明对此不作限定。根据偏差计算公式的不同(绝对偏差值、相对偏差值)，偏差绝对值可以与运算值的单位相同或者为百分数。示例地，第一偏差阈值和第二偏差阈值均可设置为10％，偏差计算公式为(实际值-标定值)/标定值×100％。

图5示出了本发明又一实施例中抗横风功能控制方法的流程示意图。

参照图5，一实施例中，抗横风功能控制方法包括如下步骤：

S21、在车辆的ABS功能和/或VDC功能启动时，禁用抗横风功能；

本实施例中，车辆的ABS(Anti-skidBrakingSystem，防抱死制动系统)功能和VDC(VehicleDynamicsControl，汽车动态控制系统)功能是保证车辆不甩尾、不失稳的安全功能，优先级高，如果这两个功能至少一个触发，则禁用抗横风功能，避免抗横风功能的执行动作与ABS功能、VDC功能的执行动作发生冲突。

S22、在方向盘转角绝对值大于转角阈值和/或方向盘转速绝对值大于转速阈值时，禁用抗横风功能。

本实施例中，在车辆驾驶时，大角度转动方向盘或快速转动方向盘一般为特殊路面或紧急工况，此时以保证车辆操纵灵活性为主，避免抗横风功能的启动对车辆操纵灵活性造成影响，导致安全事故。

步骤S23至步骤S25的分析可参考前述实施例中对步骤S11至步骤S13的分析，在此不作赘述。

需要说明的是，在未启动抗横风功能时，若满足步骤S21、步骤S22中的禁用条件，即使横向加速度差值大于第一预设阈值，也不启动抗横风功能。在抗横风功能启动后，若满足禁用条件，则关闭抗横风功能。在解除禁用后，再次执行步骤S25的判断过程，判断是否需要启动抗横风功能。

第二方面，本发明实施例还提供一种抗横风功能控制装置。

图6示出了本发明一实施例中抗横风功能控制装置与车辆的连接示意图。

参照图6，一实施例中，抗横风功能控制装置包括获取模块101、差值计算模块102和控制模块103。获取模块101用于获取车辆的实际横向加速度和理论横向加速度。差值计算模块102用于将实际横向加速度减去理论横向加速度计算得到横向加速度差值。控制模块103用于若横向加速度差值大于第一预设阈值，则启动抗横风功能，其中，第一预设阈值大于0。

进一步地，一实施例中，获取模块101用于：

通过惯性传感器测得实际横向加速度；

通过方向盘转角传感器和轮速传感器测得方向盘转角和车轮转速；

基于车辆理论运动学模型，计算得到方向盘转角和车轮转速所对应的理论横向加速度。

具体地，参照图3和图5，该实施例中，车辆上设置有惯性传感器201、方向盘转角传感器202和轮速传感器203。获取模块101与惯性传感器201、方向盘转角传感器202和轮速传感器203连接，以获取实际横向加速度、方向盘转角和车轮转速。

进一步地，一实施例中，车辆的两侧分别设置有第一可调减振器204和第二可调减振器205。控制模块103与第一可调减振器204和第二可调减振器205连接，以调整第一可调减振器204和第二可调减振器205的阻尼力，进而实现抗横风功能。结合图3举例说明，假设在车辆向A方向转弯并且遭遇B方向的横风时，控制模块103控制迎风侧的可调减振器增大复原阻尼力(拉伸阻尼力)，控制背风侧的可调减振器增大压缩阻尼力，从而提高车辆的横向稳定性。当识别到横风消退后，迎风侧和背风侧的可调减振器恢复到系统设定阻尼力。车辆的迎风侧和背风侧可基于车辆的实际横向加速度a的方向进行判断。特别说明，在该实施例中，一抗横风功能的作用强度对应于一复原阻尼力增量和一压缩阻尼力增量，作用强度越大，复原阻尼力增量和压缩阻尼力增量越大。

进一步地，一实施例中，抗横风功能控制装置还包括启动模块，用于：

逐渐增大抗横风功能的作用强度；

当横向加速度差值减小至第二预设阈值时，停止增大抗横风功能的作用强度，其中，第二预设阈值大于零，且小于第一预设阈值。

进一步地，一实施例中，控制模块103还用于：

若横向加速度差值小于第二预设阈值，则关闭抗横风功能。

进一步地，一实施例中，抗横风功能控制装置还包括关闭模块，用于：

逐渐减小抗横风功能的作用强度，直至抗横风功能完全关闭。

进一步地，一实施例中，抗横风功能控制装置还包括校核模块，用于：

当一抗横风功能的作用强度对应的实际横向加速度差值与标定横向加速度差值的偏差绝对值大于第一偏差阈值时，输出故障告警；

或，当一横向加速度差值对应的抗横风功能的实际作用强度与标定作用强度的偏差绝对值大于第二偏差阈值时，输出故障告警。

进一步地，一实施例中，抗横风功能控制装置还包括第一禁用模块，用于：

在车辆的ABS功能和/或VDC功能启动时，禁用抗横风功能。

进一步地，一实施例中，抗横风功能控制装置还包括第二禁用模块，用于：

在方向盘转角绝对值大于转角阈值和/或方向盘转速绝对值大于转速阈值时，禁用抗横风功能。

其中，上述抗横风功能控制装置中各个模块的功能实现与上述抗横风功能控制方法实施例中各步骤相对应，其功能和实现过程在此处不再一一赘述。

第三方面，本发明实施例提供一种抗横风功能控制设备，该抗横风功能控制设备可以是个人计算机(personalcomputer，PC)、笔记本电脑、服务器等具有数据处理功能的设备。

图7为本发明一实施例中抗横风功能控制设备的硬件结构示意图。

参照图7，本发明实施例中，抗横风功能控制设备可以包括处理器1001(例如中央处理器CentralProcessingUnit，CPU)，通信总线1002，用户接口1003，网络接口1004，存储器1005。其中，通信总线1002用于实现这些组件之间的连接通信；用户接口1003可以包括显示屏(Display)、输入单元比如键盘(Keyboard)；网络接口1004可选的可以包括标准的有线接口、无线接口(如无线保真WIreless-FIdelity，WI-FI接口)；存储器1005可以是高速随机存取存储器(randomaccessmemory，RAM)，也可以是稳定的存储器(non-volatilememory)，例如磁盘存储器，存储器1005可选的还可以是独立于前述处理器1001的存储装置。本领域技术人员可以理解，图7中示出的硬件结构并不构成对本发明的限定，可以包括比图示更多或更少的部件，或者组合某些部件，或者不同的部件布置。

继续参照图7，图7中作为一种计算机存储介质的存储器1005中可以包括操作系统、网络通信模块、用户接口模块以及抗横风功能控制程序。其中，处理器1001可以调用存储器1005中存储的抗横风功能控制程序，并执行本发明实施例提供的抗横风功能控制方法。

需要说明的是，在本文中，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者系统不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者系统所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括该要素的过程、方法、物品或者系统中还存在另外的相同要素。

上述本发明实施例序号仅仅为了描述，不代表实施例的优劣。

通过以上的实施方式的描述，本领域的技术人员可以清楚地了解到上述实施例方法可借助软件加必需的通用硬件平台的方式来实现，当然也可以通过硬件，但很多情况下前者是更佳的实施方式。基于这样的理解，本发明的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在如上所述的一个存储介质(如ROM/RAM、磁碟、光盘)中，包括若干指令用以使得一台终端设备执行本发明各个实施例所述的方法。

以上仅为本发明的优选实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。