近年来,运动型多功能汽车(Sport Utility Vehicle, SUV)由于其良好的动力性能和越野性能,受到越来越多人的喜爱,但是,其缺点是更容易发生翻车。汽车侧翻事故对成员的伤害程度在所有单车事故中仅次于碰撞事故,因此,国内外的研究学者和各大汽车厂商越来越多的关注汽车侧翻稳定性能的研究。相对于国外,国内对车辆侧翻稳定性的研究起步较晚。SUV车辆比一般的轿车更容易发生侧翻的原因在于其质心高、轮距相对较小,因此,在高速转向行驶时,更容易侧向失稳,导致翻车事故的发生。并且,在汽车发生侧翻事故之前,驾驶员通常感觉不到汽车将要发生侧翻,因此来不及采取适当的措施来阻止汽车侧翻的发生,比如施加制动、降低节气门开度、及时的转向操作等。因此,为了降低SUV高速转向时的侧翻危险,有必要设计适当的主动防侧翻安全控制装置,对汽车的运动状态进行实时监测,当汽车有发生侧翻的危险时,该系统可以及时对驾驶员进行预警,并触发主动防侧翻控制器对汽车的侧翻稳定性进行主动控制,从而,提高SUV车辆高速转向时的侧翻稳定性能。本文针对SUV汽车高速转向时的侧翻稳定性能进行研究,主要内容包括:(1)首先,本论文采用基于简化参考模型的动态侧翻性能指标,作为侧翻预警和控制器的触发条件。该线性3自由度简化模型包括侧向运动、横摆运动和侧倾运动3个自由度,能够用来描述SUV车辆的侧倾运动行为。选择横向载荷转移率(Lateral-Load Transfer Ratio,LTR)作为汽车的动态侧翻性能指标,用来定量的表示汽车的侧翻稳定性能。其次,主动防侧翻控制控制(Anti-Rollover Control, ARC)系统采用差动制动的方式作为主动防侧翻控制系统的执行机构,并采用侧向加速度作为反馈控制信号,控制算法采用经典的PID控制算法用来计算所需的补偿横摆力矩。一旦系统检测到汽车有发生侧翻的危险,便会触发控制器,通过差动制动的方式对前外轮进行制动,从而对汽车施加一个补偿横摆力矩来降低汽车的侧翻危险,提高汽车的侧翻稳定性能。(2)本文采用最坏工况评价方法对汽车侧翻稳定性能进行评价研究。最坏工况评价方法的原理是通过最优化的方式搜索寻找使性能成本函数最大化的驾驶员转向操作,并通过数值方法求解最坏转向工况,其中,转向输入的初始估计值是通过基于标准试验Fishhook转向获得的。通过Fishhook转向试验和所得到的最坏转向工况的仿真对比表明,在同等条件下(如相同的路面状况、车速、最大方向盘转角等),通过最优化方法得到的最坏转向行驶工况能够产生比标准试验Fishhook工况更恶劣的汽车侧倾运动,甚至侧翻。从而初步证明了该最坏工况评价方法可以用于汽车侧翻稳定性能的评价研究。(3)本文选取典型仿真行驶工况:J-转向工况、Fishhook转向工况、双移线工况,以及通过最优化得到的最坏行驶工况,对汽车侧翻稳定性进行仿真研究分析。分别通过上述工况对主动防侧翻控制系统进行仿真研究,验证通过差动制动和PID控制算法实现的主动防侧翻控制系统的有效性和可靠性,对比控制前后对汽车侧翻稳定性能的改善效果。仿真结果表明,本文所设计的基于差动制动的主动防侧翻控制系统,能够有效的提高汽车的侧翻稳定性能,防止SUV汽车发生侧翻事故。