[發(fā)明專利]一種用于四輪轂電機(jī)驅(qū)動(dòng)電動(dòng)汽車的分層系統(tǒng)及控制方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201611162392.7
• 申請(qǐng)日: 2016-12-15
• 公開（公告）號(hào): CN106585425B
• 公開（公告）日: 2019-03-01
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 張政;趙寧;王俊晗;熊志強(qiáng);遠(yuǎn)紹羊
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 西安交通大學(xué)
• 主分類號(hào): B60L15/20
• 分類號(hào): B60L15/20
• 代理公司: 西安通大專利代理有限責(zé)任公司 61200
• 代理人: 陸萬(wàn)壽

1.一種用于四輪轂電機(jī)驅(qū)動(dòng)電動(dòng)汽車的分層系統(tǒng)的控制方法，其特征在于，分層系統(tǒng)包括第一輪轂電機(jī)(1)、第二輪轂電機(jī)(2)、第三輪轂電機(jī)(3)和第四輪轂電機(jī)(4)，第一輪轂電機(jī)(1)、第二輪轂電機(jī)(2)、第三輪轂電機(jī)(3)和第四輪轂電機(jī)(4)分別通過(guò)第一電機(jī)控制器(5)、第二電機(jī)控制器(6)、第三電機(jī)控制器(7)和第四電機(jī)控制器(8)，第一電機(jī)控制器(5)、第二電機(jī)控制器(6)、第三電機(jī)控制器(7)和第四電機(jī)控制器(8)均連接整車控制器(14)，整車控制器(14)連接方向盤轉(zhuǎn)角傳感器(9)、電子油門踏板(10)、電子剎車踏板(11)、慣性測(cè)量單元(12)和車速傳感器(13)；

控制方法包括以下步驟：

步驟一，通過(guò)車速傳感器(13)、方向盤轉(zhuǎn)角傳感器(9)和電子油門踏板(10)聯(lián)立二自由度車輛參考模型得到偏離理想運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的橫擺角速度和質(zhì)心側(cè)偏角差值，再結(jié)合慣性測(cè)量單元(12)進(jìn)行前饋補(bǔ)償和最優(yōu)反饋補(bǔ)償，得到整車保持穩(wěn)定所需的橫擺力矩M_zd；

步驟二，以橫擺力矩M_zd為輸入，聯(lián)合考慮汽車縱向力約束、橫擺力矩約束、路面所能提供的最大附著力、電機(jī)最大輸出力矩的限制，以穩(wěn)定性為目標(biāo)進(jìn)行二次規(guī)劃求最優(yōu)解，得出各個(gè)輪轂電機(jī)的目標(biāo)轉(zhuǎn)矩，通過(guò)CAN通信網(wǎng)絡(luò)(15)發(fā)送到各個(gè)輪轂電機(jī)控制器中，實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定性控制；

步驟三，以當(dāng)前路面利用附著系數(shù)μ和車輪滑移率λ兩個(gè)參數(shù)作為輸入，輸入到路面附著系數(shù)估計(jì)模糊控制器中，得到與六種標(biāo)準(zhǔn)路面相似程度k_i，進(jìn)行加權(quán)平均后得到當(dāng)前路面的附著系數(shù)估計(jì)值μ_max，然后將路面附著系數(shù)估計(jì)值μ_max返回到步驟二作為下一次優(yōu)化求解的限制條件。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種用于四輪轂電機(jī)驅(qū)動(dòng)電動(dòng)汽車的分層系統(tǒng)的控制方法，其特征在于，所述步驟一中，通過(guò)車速傳感器(13)監(jiān)測(cè)到縱向車速V_x和方向盤轉(zhuǎn)角傳感器(9)采集的轉(zhuǎn)角θ確定理想的質(zhì)心側(cè)偏角β_d和橫擺角速度γ_d，計(jì)算公式如下：

其中g(shù)為重力加速度，μ為路面附著系數(shù)，K為穩(wěn)定性因數(shù)，L為前后輪軸距，a為重心到前軸距離，b為重心到后軸距離，k₁為前軸側(cè)偏剛度，k₂為后軸側(cè)偏剛度，m為整車質(zhì)量，V_x為縱向車速，δ為轉(zhuǎn)向角，μ為路面附著系數(shù)；

此時(shí)與慣性測(cè)量單元(12)檢測(cè)到的質(zhì)心側(cè)偏角β和橫擺角速度γ分別做差得到Δβ和Δγ；

Δβ＝β-β_d

Δγ＝γ-γ_d

根據(jù)質(zhì)心側(cè)偏角差值Δβ和橫擺角速度差值Δγ的大小，聯(lián)合汽車縱向車速V_x和轉(zhuǎn)角θ進(jìn)行前饋補(bǔ)償+最優(yōu)反饋補(bǔ)償可以得出橫擺力矩M_zd。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種用于四輪轂電機(jī)驅(qū)動(dòng)電動(dòng)汽車的分層系統(tǒng)的控制方法，其特征在于，所述步驟二中，二次規(guī)劃求最優(yōu)解中，等式約束矩陣如下：

式中F_xi為各個(gè)車輪的縱向力，F(xiàn)_xd為汽車總的縱向力需求，d為兩車輪之間的輪距；

路面所能提供的最大附著力和輪轂電機(jī)所能輸出的最大力矩兩個(gè)不等式約束如下：

其中F_yi為各個(gè)車輪的側(cè)向力，F(xiàn)_zi為各個(gè)車輪的垂向力；

其中，T_imax為輪轂電機(jī)所能輸出的最大力矩，R_w是輪胎半徑；

優(yōu)化目標(biāo)如下：

其中C_x1，C_y1，C_x2，C_y2，C_x3，C_x4分別為各輪縱向力與側(cè)向力分配的加權(quán)系數(shù)。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種用于四輪轂電機(jī)驅(qū)動(dòng)電動(dòng)汽車的分層系統(tǒng)的控制方法，其特征在于，所述步驟三中，附著系數(shù)估計(jì)值μ_max的計(jì)算公式如下：