[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

本發明公開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、頂層協調控制層、底層子系統控制層及執行層組成。信號處理層利用車輛參考模型獲得多源輸入下動力學響應的期望值，并將期望值與實際值的差值信號傳遞給頂層協調控制層；協調控制層根據信號處理層傳遞過來的信號及采集到的車輛動力學響應值對車輛運行狀態進行判斷，并根據制定的控制目標和控制策略對底層子系統控制層進行任務分配；各子系統控制器在接收到協調控制層的指令后，按各自的控制規則指令各自子系統執行層工作，實現車輛動力學的控制。該系統不僅可以避免車輛運行時各子系統各行其是而產生的控制干涉，且協調層和各子系統是相互獨立的，具有較高的可靠性。

技術領域

本發明涉屬于電動汽車底盤控制技術領域，尤其涉及一類輪轂驅動系統電動汽車的耦合動力學控制系統。

技術背景

輪轂電機驅動電動汽車取消了傳動軸、差速器等，將電機、減速機構等高度集成于車輪內。將電機等部件引入車輪內，不僅會造成非簧載質量的增加，同時，不平路面下的輪胎跳動、載荷不均等將使電機電磁場發生變化，從而產生新的機-電-磁多場耦合的動力學問題，這使得輪轂電機驅動車輛底盤系統的動力學控制問題面臨不同于傳統電動汽車的新的挑戰。

在輪轂電機驅動車輛動力學控制方面，國內外已經進行了一定卓有成效的研究工作。但縱觀現有研究，多數學者車輛的各向動力學控制分開研究，但實際上車輛各向動力學特性存在嚴重的耦合關系的，且底盤各向動力學控制子系統繁多，易出現控制干涉問題；另一方面，車輛動力學模型的基本假設均是在平直路面上的理想情況，沒有考慮路面激勵的影響；輪轂電機直接安裝于車輪內，不同路面激勵下輪胎跳動、載荷不均等造成的電機結構場的變化將導致電磁場產生不平衡電磁力，并通過減速機構或直接傳遞給車輪和車身，對車輛的動力學特性產生一定影響，目前的車輛底盤集成控制研究中均未考慮此方面的影響。

本發明提出了一種輪轂驅動電動汽車底盤協調控制系統，其通過頂層協調控制層的設置對輪轂驅動車輛現有的主動懸架、主動轉向和直接橫擺力矩系統進行協調控制，不僅可以避免車輛運行時各子系統“各行其是”而出現控制干涉問題，同時，頂層協調控制層和各子系統是相互獨立的，在其頂層協調控制層出現故障時，主動懸架、主動轉向和直接橫擺力矩等子系統仍可以按各自的控制規則進行工作，因此，具有較高的可靠性。利用該系統可以達到較好的改善路面和電磁耦合激勵下輪轂電機驅動車輛垂向和橫向耦合動力學特性。

發明內容

本發明的目的在于針對現有技術存在的不足，提出了一種以改善輪轂電機驅動車輛垂向和橫向耦合動力學特性為目標的底盤協調控制系統，其通過對主動懸架、主動轉向和直接橫擺力矩各子系統的協調控制，可以較好的解決路面激勵、電磁激勵和車輛轉向輸入下輪轂電機驅動車輛的垂向和橫向耦合動力學控制問題。

本發明的目的通過如下技術方案實現：

本發明主要由信號處理層、頂層協調控制層、底層子系統控制層及執行層組成。信號處理層主要利用車輛參考模型計算出路面激勵、電磁激勵和轉向盤轉向同時作用下所期望的動力學響應值，并將得到的期望值與實時反饋的實際值進行比較，同時將期望值及其與實際值的差值信號傳遞給頂層協調控制層；頂層協調控制層則根據信號處理層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對車輛運行狀態進行判斷，進行綜合控制目標的制定，并根據事先制定的協同控制策略對底層子系統控制器進行任務分配；各子系統控制器在接收到頂層協調控制層的指令后，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。

本發明屬于電動汽車底盤控制技術領域，尤其涉及一類輪轂驅動電動汽車底盤協調控制系統。該系統可以解決同一車輛上多個子系統同時存在時，由于控制目標的不一致各系統會而產生相互干涉與沖突的問題，確保車輛各子系統之間協調工作，以達到改善車輛耦合動力學特性的目的。

附圖說明

下面結合附圖和實施實例對本發明做進一步說明。