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申请/专利权人：南京理工大学

摘要：本发明属于车辆制动领域，具体涉及一种考虑罐内液体冲击的油罐车自动紧急制动系统及方法。车载传感设备将油罐车和前方车辆的运动参数输出给预警制动距离计算模块，结合罐内液体与罐壁之间的液体冲击力计算预警制动距离；将油罐车与前方车辆的实时距离与预警制动距离进行比较，计算得出差值，代入风险状态判断模块，依据判断结果决定是否执行预警指令和制动指令；制动力分配模块在接收到制动指令后基于动态轴荷算法进行制动力分配。本发明对预警制动距离进行了修正，并采用前反馈结合的控制方式对制动力进行实时调整，再基于动态轴荷算法对前后轴制动力进行分配，使得提出的制动控制策略更加符合油罐车的制动场景。

主权项：1.一种考虑罐内液体冲击的油罐车自动紧急制动系统，其特征在于，包括车载传感设备，液体冲击力计算模块，预警制动距离计算模块，风险状态判断模块，制动力分配模块和执行器；所述车载传感设备用于测量前方车辆运动参数、油罐车运动参数和油罐车内部液体参数，并将油罐车运动参数和油罐车内部液体参数传输给液体冲击力计算模块；液体冲击力计算模块基于等效弹簧-质量力学模型模拟罐内液体的晃动冲击，求出罐内液体与罐壁之间的液体冲击力Fs；所述预警制动距离计算模块根据车载传感设备测量的前方车辆运动参数和液体冲击力计算模块计算的液体冲击力Fs计算出预警制动距离swarnt以及期望的制动减速度aexp；风险状态判断模块将油罐车与前方车辆的实时距离st与预警制动距离swarnt进行比较，计算得出其差值δt，风险状态判断模块进行风险判断并根据判断结果决定是否执行预警指令和制动指令；制动力分配模块在接收到制动指令后进行前后轴制动力分配；车载传感设备包括安装于变速器上的车速传感器，车速传感器用于测量油罐车的速度vht；安装于车顶的激光雷达，激光雷达用于测量前方车辆的速度v1t、前方车辆的加速度a1t以及油罐车与前方车辆的实时距离st；安装于罐内顶部的超声波液位传感器，超声波液位传感器用于测量油罐内部液体的高度h；安装于罐内顶部的激光测距传感器，激光测距传感器用于测量油罐内部液体的宽度w；液体冲击力计算模块计算罐内液体与罐壁之间的液体冲击力Fs的公式如下：Fs＝m1ωn2x+bxc2n-1， xc＝2xw，b＝ηm1x0，其中，Fs为液体冲击力；m1为等效弹簧的质量；k1为等效弹簧的刚度系数；x为油罐内部液体运动位移；η为冲击系数；x0为油罐内部液体初始位移；n为远大于1的正整数；预警制动距离计算模块计算油罐车的预警制动距离swarnt以及期望制动减速度aexp的公式如下： smt＝fFs，vht，m，t， 其中，treact为驾驶员从接收预警信号到采取制动措施所需要的时间，典型反应时间为0.4-2.0秒，取中位数1.2秒；smt为罐内液体晃动冲击对预警制动距离的扰动量；s0为预设的安全制动距离，为3米；m为油罐车的整车质量，即油罐车的空载质量mk加上油罐内部液体的质量mt，m＝mk+mt；t为油罐车的行驶时间；g为9.8ms2；制动力分配模块进行前后轴制动力分配，以期望制动减速度aexp为基础，求解前馈期望制动力FXbff：FXbff＝m·aexp，根据PID控制可求得反馈期望制动力FXbfb： 其中，Δa为期望制动减速度aexp与实际制动减速度a的差值，Δa＝aexp-a；KP、KI、KD为PID调节参数；期望广义制动力FXb为：FXb＝FXbff+FXbfb，结合车辆运行状态反馈信息，基于动态轴荷算法进行制动力分配，实现期望广义制动力到制动气室压力的多目标优化分配： 其中，FXb1、FXb2分别为油罐车前、后轴制动力；FZ1、FZ2分别为油罐车前、后轴法向反力；z为制动强度；前、后轴制动力矩为： 其中，TXb1、TXb2分别为油罐车前、后轴制动力矩；r为车轮半径。

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