[發明專利]一種輪轂驅動電動汽車底盤協調控制系統

有效

• 申請號: 201610817408.7
• 申請日: 2016-09-09
• 公開（公告）號: CN106394560B
• 公開（公告）日: 2018-08-28
• 發明（設計）人: 譚迪;魯超
• 申請（專利權）人: 山東理工大學
• 主分類號: B60W40/10
• 分類號: B60W40/10;B60W40/12
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

1.一種輪轂驅動電動汽車底盤協調控制系統，該系統主要由信號處理層S1、頂層協調控制層S2、子系統控制層S3和執行層S4組成，其特征在于：

(1)所述信號處理層S1包括：路面激勵S11、電磁激勵S12、轉向輸入S13和參考模型S14，所述信號處理層的作用是利用車輛參考模型S14計算出路面激勵S11、電磁激勵S12和轉向輸入S13同時作用下所期望的車輛動力學響應值，并將得到的期望值與實時反饋的實際值進行比較，同時將車輛動力學響應的期望值及其與實際值的差值信號傳遞給頂層協調控制層S2；

(2)所述頂層協調控制層S2則根據信號處理層S1傳遞過來的各輸入信號和采集到的車輛動力學響應的實際值完成如下工作：車輛運行狀態的判斷S21，控制目標的制定S22，子系統任務的分配S23；

所述車輛運行狀態的判斷S21包括：直線行駛與轉向行駛的識別和轉向行駛穩態響應類型的識別，所述控制目標的制定S22是指能反映車輛垂向和橫向耦合動力學特性的目標函數表達式，所述子系統任務的分配S23是指在完成車輛運行狀態的判斷S21和控制目標的制定S22后，協調控制系統S2即可根據一定的協調控制規則進行子系統任務的分配S23；

(3)所述子系統控制層S3包括：AFS控制器S31、AS控制器S32和DYC控制器S33，各子系統控制器在接收到頂層協調控制層S2的指令后，按照各自的控制規則指令各自子系統執行層工作，實現對車輛耦合動力學的控制；

(4)所述執行層S4包括：AFS執行結構S41、AS執行結構S42和DYC執行結構S43和車輛耦合動力學模型S44，所述子系統控制層S3中各子系統控制器發出的控制指令通過各子系統執行結構直接作用于車輛的耦合動力學模型S44，達到控制車輛耦合動力學的目的。

2.根據權利要求1所述輪轂驅動電動汽車底盤協調控制系統，其特性在于，所述頂層協調控制層S2和子系統控制層S3是相互獨立的，當頂層協調控制層S2產生故障或失效時，所述各子系統仍能按各自的控制規則進行工作。

3.根據權利要求1所述輪轂驅動電動汽車底盤協調控制系統，其特性在于，所述路面激勵S11是指路面不平度激勵，路面不平度激勵是路面不平度位移激勵、路面不平度速度激勵或路面不平度加速度激勵的一種，由路面不平度的時域表達式或頻域表達式計算得到，或者由試驗測試得到；所述電磁激勵S12根據具體應用對象所采用的輪轂電機的類型的相關計算公式計算得到，或者由試驗測試得到；所述輪轂電機的類型是各種直流電機、異步電機、同步電機及其他類型電機中的一種。

4.根據權利要求1所述輪轂驅動電動汽車底盤協調控制系統，其特性在于，所述車輛運行狀態的判斷S21中直線行駛與轉向行駛的識別是通過設置控制閥值▽δ的方法對進行車輛轉向狀態識別；若轉向角輸入δ≤▽δ，則認為車輛為直線行駛狀態；若轉向角輸入δ＞▽δ，則認為車輛為轉向狀態。

5.根據權利要求1所述輪轂驅動電動汽車底盤協調控制系統，其特性在于，所述車輛運行狀態的判斷S21中轉向行駛穩態響應類型的識別是利用特征車速對車輛穩態響應類型進行判斷，首先由所述S14線性二自由度車輛動力學模型，得到系統特征方程；然后，根據Huiwitz穩定性判斷，得到系統穩定性的判斷條件如下：

其中u為車速，u_ch為車輛特征車速，由穩定性判斷條件可知，要判斷車輛是否穩定運行，必須求解出特征車速u_ch，特性車速可根據轉向盤轉角、車速和橫擺角速度進行求解；

假設車輛作穩態圓周運動，則滿足：

其中，β為質心側偏角，γ為質心橫擺角；

則可推導出橫擺角速度增益為：

可推得，

其中，ρ為轉向半徑，l為軸距；

假設車輛符合阿克曼轉向條件，則滿足

于是得到以下結論：

a.時，為不足轉向；

b.時，為中性轉向；

c.時，為過多轉向。

6.根據權利要求1所述輪轂驅動電動汽車底盤協調控制系統，其特性在于，所述車輛運行狀態的判斷S22中目標函數表達式要根據應用對象的性能要求進行制定。