[發(fā)明專(zhuān)利]冗余執(zhí)行機(jī)構(gòu)電動(dòng)汽車(chē)的主動(dòng)安全控制系統(tǒng)及方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201210494382.9
• 申請(qǐng)日: 2012-11-28
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN102975717B
• 公開(kāi)（公告）日: 2018-02-16
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 丁惜瀛;張澤宇;裴延亮;王晶晶;劉德陽(yáng);張洪月;于華
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 沈陽(yáng)工業(yè)大學(xué)
• 主分類(lèi)號(hào): B60W30/18
• 分類(lèi)號(hào): B60W30/18
• 代理公司: 沈陽(yáng)智龍專(zhuān)利事務(wù)所(普通合伙)21115
• 代理人: 宋鐵軍,周智博

1.一種冗余執(zhí)行機(jī)構(gòu)電動(dòng)汽車(chē)的主動(dòng)安全控制方法，其特征在于：該方法利用如下系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)：

該系統(tǒng)包括駕駛員操縱平臺(tái)、整車(chē)動(dòng)力學(xué)控制器、輪胎力分配控制器和傳感/觀測(cè)機(jī)構(gòu)；駕駛員操縱平臺(tái)連接整車(chē)動(dòng)力學(xué)控制器，整車(chē)動(dòng)力學(xué)控制器連接輪胎力分配控制器，輪胎力分配控制器連接至被控對(duì)象，傳感/觀測(cè)機(jī)構(gòu)檢測(cè)被控對(duì)象的信息；傳感/觀測(cè)機(jī)構(gòu)連接至整車(chē)動(dòng)力學(xué)控制器和輪胎力分配控制器；

所述整車(chē)動(dòng)力學(xué)控制器包括駕駛員意圖辨識(shí)模塊和車(chē)輛姿態(tài)控制器，所述輪胎力分配控制器包括輪胎力分配器和輪胎力控制器，所述傳感/觀測(cè)機(jī)構(gòu)包括傳感機(jī)構(gòu)和觀測(cè)機(jī)構(gòu)，駕駛員操縱平臺(tái)連接至駕駛員意圖辨識(shí)模塊，駕駛員意圖辨識(shí)模塊連接至車(chē)輛姿態(tài)控制器，車(chē)輛姿態(tài)控制器一方面連接至駕駛員操縱平臺(tái)，另一方面與輪胎力分配器連接；輪胎力分配器連接至輪胎力控制器，輪胎力控制器連接至被控對(duì)象；傳感/觀測(cè)機(jī)構(gòu)檢測(cè)被控對(duì)象的信息，傳感機(jī)構(gòu)連接至輪胎力控制器和觀測(cè)機(jī)構(gòu)，觀測(cè)機(jī)構(gòu)連接至車(chē)輛姿態(tài)控制器、輪胎力分配器和輪胎力控制器；

傳感機(jī)構(gòu)包括加速度傳感器、陀螺儀、GPS、光電碼盤(pán)、電流傳感器、電壓傳感器和流量傳感器；

觀測(cè)機(jī)構(gòu)包括滑轉(zhuǎn)狀態(tài)觀測(cè)器、回正力矩觀測(cè)器、法相載荷觀測(cè)器、滑移率觀測(cè)器、側(cè)偏角觀測(cè)器、橫擺角速度觀測(cè)器、側(cè)向速度觀測(cè)器、縱向速度觀測(cè)器和輪胎力飽和觀測(cè)器；

其中加速度傳感器連接至滑轉(zhuǎn)狀態(tài)觀測(cè)器、回正力矩觀測(cè)器、法相載荷觀測(cè)器、滑移率觀測(cè)器、側(cè)偏角觀測(cè)器、側(cè)向速度觀測(cè)器和縱向速度觀測(cè)器；陀螺儀連接至滑轉(zhuǎn)狀態(tài)觀測(cè)器、回正力矩觀測(cè)器、滑移率觀測(cè)器、側(cè)偏角觀測(cè)器、橫擺角速度觀測(cè)器、側(cè)向速度觀測(cè)器和縱向速度觀測(cè)器；GPS連接至滑轉(zhuǎn)狀態(tài)觀測(cè)器、回正力矩觀測(cè)器、滑移率觀測(cè)器、側(cè)偏角觀測(cè)器、橫擺角速度觀測(cè)器、側(cè)向速度觀測(cè)器和縱向速度觀測(cè)器；光電碼盤(pán)連接至滑轉(zhuǎn)狀態(tài)觀測(cè)器、回正力矩觀測(cè)器、滑移率觀測(cè)器和側(cè)偏角觀測(cè)器；電流傳感器連接至滑轉(zhuǎn)狀態(tài)觀測(cè)器和回正力矩觀測(cè)器；電壓傳感器連接至滑轉(zhuǎn)狀態(tài)觀測(cè)器和回正力矩觀測(cè)器；流量傳感器連接至滑轉(zhuǎn)狀態(tài)觀測(cè)器；

光電碼盤(pán)、電流傳感器、電壓傳感器和流量傳感器連接至輪胎力控制器；滑轉(zhuǎn)狀態(tài)觀測(cè)器和回正力矩觀測(cè)器連接至輪胎力飽和觀測(cè)器，輪胎力飽和觀測(cè)器連接至輪胎力分配器；法相載荷觀測(cè)器、滑移率觀測(cè)器和側(cè)偏角觀測(cè)器連接至輪胎力分配器，滑移率觀測(cè)器和側(cè)偏角觀測(cè)器還連接至輪胎力控制器；橫擺角速度觀測(cè)器、側(cè)向速度觀測(cè)器和縱向速度觀測(cè)器連接至車(chē)輛姿態(tài)控制器；

所述輪胎力控制器包括四輪輪轂電機(jī)控制器、四輪液壓制動(dòng)控制器和四輪轉(zhuǎn)向電機(jī)控制器；被控對(duì)象包括設(shè)置在整車(chē)上的四個(gè)輪轂電機(jī)、四路液壓制動(dòng)和四個(gè)轉(zhuǎn)向電機(jī)；四輪輪轂電機(jī)控制器連接至四個(gè)輪轂電機(jī)，四輪液壓制動(dòng)控制器連接至四路液壓制動(dòng)，四輪轉(zhuǎn)向電機(jī)控制器連接四個(gè)轉(zhuǎn)向電機(jī)；

四輪輪轂電機(jī)控制器連接傳感/觀測(cè)機(jī)構(gòu)內(nèi)的光電碼盤(pán)、電流傳感器、電壓傳感器以及滑移率觀測(cè)器；四輪液壓制動(dòng)控制器連接傳感/觀測(cè)機(jī)構(gòu)內(nèi)的光電碼盤(pán)、流量傳感器和滑移率觀測(cè)器；四輪轉(zhuǎn)向電機(jī)控制器連接傳感/觀測(cè)機(jī)構(gòu)內(nèi)的光電碼盤(pán)、電流傳感器、電壓傳感器以及側(cè)偏角觀測(cè)器；

該方法如下：

①、將駕駛員對(duì)方向盤(pán)、加速踏板和制動(dòng)踏板的操作，利用駕駛員操縱平臺(tái)轉(zhuǎn)化為加速、制動(dòng)和轉(zhuǎn)向信號(hào)，并通過(guò)駕駛員操縱平臺(tái)將信號(hào)送至整車(chē)動(dòng)力學(xué)控制器，若駕駛員操縱平臺(tái)收到整車(chē)動(dòng)力學(xué)控制器的警報(bào)信號(hào)，則根據(jù)警報(bào)信號(hào)對(duì)駕駛員發(fā)出相應(yīng)的警報(bào)；

②、利用駕駛員意圖辨識(shí)模塊接收駕駛員操縱平臺(tái)提供的加速、制動(dòng)和轉(zhuǎn)向信號(hào)，計(jì)算出為實(shí)現(xiàn)駕駛員意圖車(chē)輛當(dāng)前所需的縱向速度、側(cè)向速度和橫擺角速度，并將其以信號(hào)的形式輸出給車(chē)輛姿態(tài)控制器；

③、利用車(chē)輛姿態(tài)控制器根據(jù)駕駛員意圖辨識(shí)模塊提供的車(chē)輛縱向速度、側(cè)向速度和橫擺角速度信號(hào)，以及傳感/觀測(cè)機(jī)構(gòu)提供的車(chē)輛當(dāng)前縱向速度、側(cè)向速度和橫擺角速度信號(hào)，計(jì)算出為實(shí)現(xiàn)駕駛員意圖，車(chē)輛當(dāng)前所需的縱向合力、側(cè)向合力和橫擺合力矩，若收到輪胎力分配控制器提供的執(zhí)行機(jī)構(gòu)飽和警報(bào)信號(hào)，則根據(jù)駕駛員意圖辨識(shí)模塊提供的車(chē)輛縱向速度、側(cè)向速度和橫擺角速度以及傳感/觀測(cè)機(jī)構(gòu)提供的車(chē)輛當(dāng)前縱向速度、側(cè)向速度和橫擺角速度信號(hào)做比較，若對(duì)應(yīng)信號(hào)之差沒(méi)有被放大的趨勢(shì)，則按為實(shí)現(xiàn)駕駛員意圖所需要的縱向合力、側(cè)向合力和橫擺合力矩輸出，并向駕駛員操縱平臺(tái)發(fā)出警報(bào)；若對(duì)應(yīng)信號(hào)之差有被放大的趨勢(shì)，則通過(guò)優(yōu)化算法，調(diào)節(jié)縱向合力、側(cè)向合力和橫擺合力矩輸出，并向駕駛員操縱平臺(tái)發(fā)出警報(bào)；

④、利用輪胎力分配器接收整車(chē)動(dòng)力學(xué)控制器提供的縱向合力、側(cè)向合力和橫擺合力矩信號(hào)，以及傳感/觀測(cè)機(jī)構(gòu)提供的四輪滑移率和四輪側(cè)偏角信號(hào)，利用非線性規(guī)劃方法進(jìn)行處理，其中目標(biāo)函數(shù)以輸出滑移率給定、側(cè)偏角給定和滑移率給定變化、側(cè)偏角給定變化最小為原則進(jìn)行定義，若收到傳感/觀測(cè)機(jī)構(gòu)提供的輪胎飽和信息，則根據(jù)傳感/觀測(cè)機(jī)構(gòu)提供的輪胎飽和、滑移率、側(cè)偏角和法相載荷信息，計(jì)算出飽和輪胎所能輸出的最大力，作為非線性規(guī)劃的限制條件，再次進(jìn)行非線性規(guī)劃，同時(shí)對(duì)整車(chē)動(dòng)力學(xué)控制器發(fā)出執(zhí)行機(jī)構(gòu)飽和報(bào)警信號(hào)；

⑤、通過(guò)輪胎力控制器內(nèi)的四輪輪轂電機(jī)控制器接收四輪滑移率給定信號(hào)，以及傳感/觀測(cè)機(jī)構(gòu)提供的四輪驅(qū)動(dòng)電機(jī)反饋和四輪滑移率、四輪輪速信號(hào)，利用四輪驅(qū)動(dòng)電機(jī)反饋、四輪輪速信息、四輪滑移率給定信號(hào)和四輪滑移率信號(hào)的差值，分別輸出四輪驅(qū)動(dòng)電機(jī)控制信號(hào)；

⑥、輪胎力控制器內(nèi)的四輪液壓制動(dòng)控制器接收四輪滑移率給定信號(hào)，以及傳感/觀測(cè)機(jī)構(gòu)提供的四輪制動(dòng)壓力反饋、四輪滑移率和四輪輪速信號(hào)，利用四輪制動(dòng)壓力反饋、四輪輪速信息、四輪滑移率給定信號(hào)和四輪滑移率信號(hào)的差值，分別輸出四輪液壓制動(dòng)控制信號(hào)；

⑦、利用輪胎力控制器內(nèi)的四輪轉(zhuǎn)向電機(jī)控制器接收四輪側(cè)偏角給定信號(hào)，以及傳感/觀測(cè)機(jī)構(gòu)提供的四輪轉(zhuǎn)向電機(jī)反饋、四輪側(cè)偏角和四輪轉(zhuǎn)角信號(hào)，利用四輪轉(zhuǎn)向電機(jī)反饋、四輪轉(zhuǎn)角、四輪側(cè)偏角給定信號(hào)和四輪側(cè)偏角信號(hào)的差值，分別輸出四輪轉(zhuǎn)向電機(jī)控制信號(hào)；

⑧、利用輪胎力飽和觀測(cè)器，根據(jù)滑轉(zhuǎn)狀態(tài)觀測(cè)器和回正力矩觀測(cè)器輸出的信號(hào)進(jìn)行判斷，若滑轉(zhuǎn)狀態(tài)觀測(cè)器觀測(cè)到某一輪胎存在打滑趨勢(shì)，則認(rèn)為輪胎縱向力進(jìn)入飽和狀態(tài),或回正力矩觀測(cè)器觀測(cè)到回正力矩逐漸減小至零，則根據(jù)回正力矩與側(cè)向力的關(guān)系,認(rèn)為輪胎側(cè)向力進(jìn)入飽和狀態(tài)，同時(shí)將輪胎飽和信息送至輪胎力分配器。