技术领域
本发明涉及一种汽车紧急转向避撞时ESP和EPS联合控制策略和方法，改善汽车紧急
转向时的操纵稳定性，属于行驶安全技术领域。
背景技术：
随着汽车保有量的增加，现在高速公路上的安全隐患越来越多，常发生由于汽车追尾、
失稳、回转而导致一连串的交通事故。为了改善汽车的主动安全性能，汽车电子稳定程序
(ESP)发展越来越成熟。在汽车前方遭遇障碍物，驾驶员进行转向后，汽车常会发生失
稳、回转，ESP的作用是利用动力系统干预及制动系统干预，帮助车辆克服偏离理想轨迹
的倾向，为车辆提供更好的安全性。但是当驾驶员面临遇到障碍物突然转向的情况时，由
于紧张、恐惧等原因，对于方向盘角度和车身姿态状况的情况已失去准确地判断，很有可
能胡乱的在打方向盘，这时汽车的转向系统与ESP的横摆力矩控制车身产生冲突，使车身
无法回到最理想的位置。
电动助力转向系统(EPS)作为未来主要的转向系统，逐渐成为汽车的标配，但是EPS
系统是在未考虑制动系统的影响的情况下设计的，助力力矩只根据车速和方向盘输入力矩
决定。在制动参与转向运动的过程中，由于侧向附着系数的变化，助力力矩应该发生变化。
综上所述，ESP和EPS是两个独立的系统，各自工作互不干扰，在紧急转向工况时，
两者对车身的干扰会产生矛盾，所以为了保证汽车的操纵稳定性，可以将ESP与EPS系统
进行联合控制。
技术实现要素：
本发明是为了解决上述问题，提出了一种在汽车紧急转向避撞时ESP和EPS联合控制
策略和方法。本发明采用的技术方案是：
一种车辆紧急转向避撞时ESP与EPS联合控制方法，包括如下步骤：
步骤1，利用轮速传感器获得纵向车速vx，利用方向盘转角传感器获得前轮转角δ参
数；
步骤2，通过二自由度车辆动力学模型计算出期望角速度ωd1=vx/L1+K·vx2·δ]]>式中，L为轴距，K为稳定性因数。
步骤3，通过路面附着极限计算出保证车辆稳定的最大横摆角速度ωd2=min(μL,μR)·gvx]]>式中，μL和μR分别为两侧车轮与地面间的附着系数；
步骤4，比较与的大小，判断驾驶员是否存在错误操作；若出现错误操作，则
进行协调控制，若无错误操作，则EPS和ESP各自正常工作；
当相对于较小时，即时，为大量实验后拟定的协调控制门限值，
说明此时车轮的侧偏力仍存在较大裕量，驾驶员未出现错误操作，可继续增大方向盘转角，
EPS系统可以进行正常助力；
当逐渐增大，接近时，即时，说明车轮的侧偏力正趋于饱和，此时驾驶
员若继续增大方向盘转角，就会存在车辆失稳的危险，所以此时驾驶员继续增大方向盘转
角就是进行错误操作，车辆应阻止驾驶员这一行为的发生，因此应适当减小助力力矩，增
大驾驶员方向盘操作的力矩梯度，使驾驶员不易继续进行转向操作。
步骤5，在车辆识别出驾驶员进行错误操作时，应对助力力矩进行调整；调整方式是
通过修正EPS电机提供的助力力矩，辅助驾驶员操作，避免或削弱由于驾驶员打方向盘过
度产生的前轴侧滑。
进一步，所述步骤2中的稳定性因数K由下式计算：
K=mL2(ak2-bk1)]]>式中，m为车辆质量，k1，k2分别为前、后轴的侧偏刚度,a、b分别表示汽车质心
到前后轴的距离。
进一步，所述步骤4还包括：根据比较的与的大小，判断驾驶员误操作程度，
对比与计算助力力矩协调控制权重系数，所述协调控制权重系数k1分段函数如下：
k1=1ωd1ωd2<ω^s-11ω^s-12-ωd1ωd2ω^s-12-ω^s-11ω^s-11≤ωd1ωd2<ω^s-120ωd1ωd2≥ω^s-12]]>式中，与为紧急转向协调控制门限，在进行大量实验模拟后采用的有效值。
进一步，步骤5中所述修正EPS电机提供后的助力力矩为：
ΔTa-1＝(1-k1)·Tn；
式中，ΔTa-1为修正助力力矩，Tn表示表示EPS单独作用时的原有助力力矩。
本发明的有益效果是：
1、提出了基于ESP和EPS的联合控制方法，实现了ESP和EPS的协调控制。
2、提出的EPS和ESP联合控制方法能够在一定程度上改善车辆的操纵稳定性，在紧
急转向驾驶员发生误操作的情况下能够减小车辆发生失稳的潜在隐患。
3、在一定程度上改善了驾驶员的转向操作手感，减小驾驶员的心理压力。
附图说明
图1为紧急转向EPS和ESP联合控制策略原理图；
图2为紧急转向时ESP和EPS联合控制策略流程框图。
具体实施方式
下面结合附图以及具体实施例对本发明作进一步的说明，但本发明的保护范围并不仅
局限于此。
如图1、图2所示，本发明通过个传感器综合考虑共享了紧急转向时汽车的各项运动
参数，ESP系统根据驾驶员的方向盘转角、踏板操作以及车辆行驶状态信息，通过液压制
动系统和发动机管理系统对车辆的驱动/制动力进行控制。在ESP系统合理分配各个车轮
制动力矩的同时由ECU换算到转向系统中，由EPS助力电机提供给驾驶员，辅助驾驶员
作相应的调整工作。EPS系统根据驾驶员的方向盘力矩操作以及车辆状态信息，通过助力
电机对助力力矩进行控制。在整个过程中实时监测驾驶员的操作以及车辆的运动状态，对
是否需要EPS与ESP联合协调控制进行判定，并制定出修正助力力矩，得到修正后的助力
力矩。
在车辆运行过程中，传感器收集车辆行驶状态信息，获得纵向车速vx，前轮转角δ，
路面附着系数μ等参数。ECU通过二自由度车辆动力学模型计算出期望角速度通过
路面附着极限计算出保证车辆稳定的最大横摆角速度然后比较与的大小，判
断驾驶员是否存在错误操作。若出现错误操作，则进行协调控制，若无错误操作，则EPS
和ESP还是正常工作。在驾驶员出现错误操作时，对助力力矩进行调整。当相对于较小时，车轮的侧偏力仍存在较大裕量，此时驾驶员仍可继续增大方向盘转角，EPS系统
可以进行正常助力；当逐渐增大，接近时，说明车轮的侧偏力正趋于饱和，此时驾
驶员若继续增大方向盘转角，就会存在背景技术中提到的潜在危险，因此应适当减小助力
力矩，增大驾驶员方向盘操作的力矩梯度，使驾驶员不易继续进行转向操作。根据上面比
较与的大小，ECU判断驾驶员误操作程度，并制定协调控制命令。根据误操作程度
大小来协调控制策略：对比与采用公式的形式来制定助力力矩协调控制权重系数。
最后EPS与ESP联合控制通过修正EPS电机提供的助力力矩，辅助驾驶员操作，避免或
削弱这种情况下由于驾驶员打方向盘过度产生的前轴侧滑。
本发明的具体控制方法如下：
步骤1、从车辆传感器信号中获得纵向车速vx，前轮转角δ，路面附着系数μ等参数。
步骤2、通过二自由度车辆动力学模型计算出期望角速度ωd1=vx/L1+K·vx2·δ---(1)]]>式中，L为轴距，K为稳定性因数，vx为纵向车速，δ为前轮转角。稳定性因数K由
式(2)确定。
K=mL2(ak2-bk1)---(2)]]>式中，m为车辆质量，k1，k2分别为前、后轴的侧偏刚度,a、b分别表示汽车质心到
前后轴的距离。
步骤3、通过路面附着极限计算出保证车辆稳定的最大横摆角速度ωd2=min(μL,μR)·gvx---(3)]]>式中，μL和μR为两侧车轮与地面间的附着系数。
步骤4、比较与的大小，判断驾驶员是否存在错误操作。若出现错误操作，则
进行协调控制，若无错误操作，则EPS和ESP还是正常工作。在驾驶员出现错误操作时，
对助力力矩进行调整。当相对于较小时，车轮的侧偏力仍存在较大裕量，此时驾驶
员仍可继续增大方向盘转角，EPS系统可以进行正常助力；当逐渐增大，接近时，
说明车轮的侧偏力正趋于饱和，此时驾驶员若继续增大方向盘转角，就会存在潜在危险，
因此应适当减小助力力矩，增大驾驶员方向盘操作的力矩梯度，使驾驶员不易继续进行转
向操作。
进一步，根据上面比较与的大小，判断驾驶员误操作程度(与比值越大，
则认为驾驶员误操作程度越大)，并制定协调控制命令。协调控制命令是通过对比与采用公式的形式来制定助力力矩协调控制权重系数。协调控制权重系数k1分段函数如下：
k1=1ωd1ωd2<ω^s-11ω^s-12-ωd1ωd2ω^s-12-ω^s-11ω^s-11≤ωd1ωd2<ω^s-120ωd1ωd2≥ω^s-12---(4)]]>式中，与为紧急转向协调控制门限，通过实验和经验拟定。
步骤5、EPS与ESP联合控制：通过修正EPS电机提供的助力力矩，辅助驾驶员操作，
避免或削弱这种情况下由于驾驶员打方向盘过度产生的前轴侧滑。
进一步，修正后的助力力矩命令通过下式得出：
Ta-1＝k1·Tn(5)
式(5)也可以写成：
ΔTa-1＝(1-k1)·Tn(6)
式中，ΔTa-1为修正助力力矩，Tn表示表示EPS单独作用时的原有助力力矩。
本说明书实施例所述的内容仅仅是对发明构思的实现形式的列举，本发明的保护范围
不应当被视为仅限于实施例所陈述的具体形式，本发明的保护范围也及于本领域技术人员
根据本发明构思所能够想到的等同技术手段。