运动型多用途汽车侧向稳定性控制分析

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1、万方数据东北大学硕士学位论文第1章绪论死亡率却高达33％；死于交通事故的人有10％是非碰撞事故，其中的90％是由于汽车高速转向侧翻造成的。其中，轻型卡车(皮卡、箱式货车、运动型多用途汽车(SportUtilityVehicle，即SUV))占所有侧翻事故的近70％左右，仅SUV一项就占此数目的大约35％。SUV质心较高，轮距相对较小，质量和尺寸都相对较大，因此其侧翻稳定阈值较小，因此，SUV在高速转弯的情况下较容易发生侧翻事故【引。对此，很多汽车厂商开始更加注重SUV的公路行驶稳定性和安全性，生产底盘更低，

2、车身更轻，更适合在城市铺装路面行驶的城市SUV，以及在少数高端SUV车型的悬架中采用空气弹簧，让SUV的车身高度可以依据行驶需要进行调节，并能够调节悬架阻尼的软硬以提高舒适度【9】。但是目前采用空气弹簧能进行车身高度调节的高端SUV大多数仅限于手动调节，并且阻尼的软硬调节大多也更倾向基于舒适度和平顺性的控制，并不能使SUV的悬架充分具备其智能性以及主动安全性。所以，如何同时提高SUV的多功能运动性以及主动安全性，是SUV悬架的开发及设计中始终必须要面对的问题【l引。1．1．2运动型多用途汽车高速转向侧翻事故

3、的原因分析侧翻是指汽车在行驶过程中绕其纵轴线转动90。或更大的角度，以至车身与地面相接触的一种及其危险的侧向运动。汽车的侧翻分为两种侧翻：绊倒型侧翻和非绊倒型侧翻【18】，非绊倒型侧翻是因为汽车高速转向引起的，在离心力的作用下，车厢绕着侧倾轴线转动，车身会发生侧倾，随着侧向加速度的增大，汽车侧倾的趋势会变得越来越大，而汽车侧倾会增加垂直载荷在内外两侧车轮上的转移，进而使外侧车轮的垂直载荷增多，内侧车轮的垂直载荷响应减少，轴荷转移率突然增大，若内侧车轮的垂直反力减小为0(也就是轴荷转移率等于1)时，即达到侧翻

4、起始点，导致汽车绕侧倾轴线转动90。甚至更多，从而导致了侧翻，典型的行驶工况有高速转弯、躲避障碍、突然的车道变换等在车辆高速行驶下的猛烈急速的转向操作【l21。然而SUV的侧翻事故发生率之所以高于轿车是因为汽车转向时，车辆的质心处产生的离心力对地面会产生力矩，其臂长为质心高度，如上文所述，离心力产生的力矩使左右轮的载荷发生转移从而使得车身发生侧倾运动。所以质心高，质量大的特点，使SUV在高速转向工况下的操作难度及非绊倒型侧翻事故发生几率要高于轿车。1．2运动型多用途汽车侧向稳定性控制的研究目的与意义如上文所

5、述，SUV自身特点带来的安全隐患已经使其侧向稳定性控制成为了该车型设计开发及测试时的重点，本文针对SUV质心高，高速转向易发生非绊倒型侧翻的．2一万方数据东北大学硕士学位论文第1章绪论特点，拟定了基于悬架的高度及阻尼的控制方案，试图抑制SUV转向工况下的侧倾趋势以防止SUV在高速转向工况下的侧翻。1．2．1运动型多用途汽车悬架系统的方案拟定首先，从汽车悬架的控制性能作为出发来进行分类，汽车悬架可分为被动悬架(Passivesuspension)、半主动悬架(Semi．activesuspension)和主动

6、悬架(Activesuspension)。悬架性能的好坏直接影响汽车的乘坐舒适性和操纵稳定性，过去关于悬架关注更多的是其对平顺性的改善，通过调节悬架参数改善汽车侧倾稳定性的研究相对较少。一般来说，悬架的分类为被动悬架，半主动悬架及主动悬架【l引。从种类众多的悬架中，选择高度及阻尼可调的半主动悬架作为控制研究对象的原因：半主动悬架与被动悬架、主动悬架对比，设备数量方面，半主动悬架和被动悬架所需要的设备相对较少；主动悬架需要有非常精确的传感器与作动器来根据路面起伏进行不问断的而且各个车轮独立的上下往复运动，其设

7、备较多且复杂，目前的主动悬架多用电液伺服作动器及电磁反作用力作为动力源，影响了整车结构设备的布置，而且并不适用于SUV在条件恶劣的越野路面行驶；经济性方面，半主动悬架和被动悬架相对主动悬架比较经济实用并且对整车结构及周边设备的布置影响不大；主动悬架需要发动机提供额外能量使作动器运作，耗费财力和资源。失效安全性方面，当控制系统故障时，主动悬架将完全失效，汽车的操纵稳定性和乘坐舒适性都会非常差，汽车处于危险状态，但半主动悬架在雌时将会起到被动悬架的作用，汽车处于安全状态；在悬架减震性能方面，被动悬架的姓果相对是

8、最差的，被动悬架的阻尼和弹簧参数是固定值，无法随着车速以及工况的变化而改变，行驶工况变化时整车性能较差【22】。采用空气弹簧的半主动悬架可以实现对于悬架高低及阻尼软硬的双重调节，从而可以保证SUV在越野时的通过性，行驶颠簸路面的舒适性以及高速行驶时的主动安全性。考虑到以上因素，本文选择了采用空气弹簧的半主动悬架作为研究对象。1．2．2运动型多用途汽车的侧向稳定性的控制机理及效果当SUV低速行驶在越野路段时，悬架控