[發(fā)明專利]一種用于四輪轂電機(jī)驅(qū)動(dòng)電動(dòng)汽車(chē)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(kāi)（公告）號(hào): CN106585425B
• 公開(kāi)（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(lèi)號(hào): B60L15/20
• 分類(lèi)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

本發(fā)明公開(kāi)了一種用于四輪轂電機(jī)驅(qū)動(dòng)電動(dòng)汽車(chē)的分層系統(tǒng)及控制方法，首先根據(jù)車(chē)速傳感器、方向盤(pán)轉(zhuǎn)角傳感器、電子油門(mén)踏板和慣性測(cè)量單元計(jì)算出橫擺力矩，作為橫擺力矩決策層；再根據(jù)汽車(chē)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，計(jì)算出各個(gè)輪轂電機(jī)的目標(biāo)轉(zhuǎn)矩，作為目標(biāo)優(yōu)化分析層；最后，以當(dāng)前路面將附著系數(shù)和車(chē)輪滑移率兩個(gè)參數(shù)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，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，作為路面附著系數(shù)監(jiān)測(cè)層，本發(fā)明以整車(chē)穩(wěn)定性為控制目標(biāo)，根據(jù)運(yùn)行工況合理分配電機(jī)轉(zhuǎn)矩，提高車(chē)輛的操縱性、穩(wěn)定性、經(jīng)濟(jì)性。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于電動(dòng)汽車(chē)智能控制技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種用于四輪轂電機(jī)驅(qū)動(dòng)電動(dòng)汽車(chē)的分層系統(tǒng)及控制方法。

背景技術(shù)

近年來(lái)，由于環(huán)保、能源安全雙重問(wèn)題的日益突出，電動(dòng)汽車(chē)再次躍入人們的視野。由于電動(dòng)汽車(chē)采用高效率的充電電池，在運(yùn)行過(guò)程中零尾氣排放可大大減少對(duì)環(huán)境的污染。同時(shí)，四輪轂電機(jī)驅(qū)動(dòng)電動(dòng)汽車(chē)與傳統(tǒng)的燃油動(dòng)力汽車(chē)相比，有著以下優(yōu)點(diǎn)：首先，電機(jī)的轉(zhuǎn)矩響應(yīng)速度是內(nèi)燃機(jī)的50-100倍，且可準(zhǔn)確控制各輪力矩大小與轉(zhuǎn)速。其次，去除了傳動(dòng)軸、離合器等機(jī)構(gòu)，減輕了整車(chē)的重量并大大提高了傳動(dòng)效率和續(xù)航里程。最后，四輪轂電機(jī)驅(qū)動(dòng)電動(dòng)汽車(chē)可以集成多種安全控制技術(shù)，如電子穩(wěn)程序ESP(Electric StabilityProgram)、防抱死系統(tǒng)ABS(Anti-Lock Brake System)、牽引力控制系統(tǒng)TCS(TractionControl System)等。

目前，四輪轂電機(jī)驅(qū)動(dòng)電動(dòng)汽車(chē)的發(fā)展還比較初級(jí)，應(yīng)用的控制方法多以傳動(dòng)的PID控制(Proportional Integral derivative)、邏輯門(mén)限控制等。其控制效果在一般路況時(shí)能達(dá)到穩(wěn)定性控制要求，但是當(dāng)四輪轂驅(qū)動(dòng)電動(dòng)汽車(chē)在轉(zhuǎn)向、高速、或途徑道路惡劣等情況下，這些控制方法的效果往往達(dá)不到我們的期望值。此外各個(gè)分散的安全控制系統(tǒng)同時(shí)工作時(shí)，也會(huì)出現(xiàn)控制系統(tǒng)之間的耦合效應(yīng)而降低控制效果。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于克服上述不足，提供一種用于四輪轂電機(jī)驅(qū)動(dòng)電動(dòng)汽車(chē)的分層系統(tǒng)及控制方法，以提高車(chē)輛操縱性、穩(wěn)定性和經(jīng)濟(jì)性。

為了達(dá)到上述目的，一種用于四輪轂電機(jī)驅(qū)動(dòng)電動(dòng)汽車(chē)的分層系統(tǒng)，包括第一輪轂電機(jī)、第二輪轂電機(jī)、第三輪轂電機(jī)和第四輪轂電機(jī)，第一輪轂電機(jī)、第二輪轂電機(jī)、第三輪轂電機(jī)和第四輪轂電機(jī)分別通過(guò)對(duì)應(yīng)的第一電機(jī)控制器、第二電機(jī)控制器、第三電機(jī)控制器和第四電機(jī)控制器相連，第一電機(jī)控制器、第二電機(jī)控制器、第三電機(jī)控制器和第四電機(jī)控制器均連接整車(chē)控制器，整車(chē)控制器連接方向盤(pán)轉(zhuǎn)角傳感器、電子油門(mén)踏板、電子剎車(chē)踏板、慣性測(cè)量單元和車(chē)速傳感器。

一種用于四輪轂電機(jī)驅(qū)動(dòng)電動(dòng)汽車(chē)的分層系統(tǒng)的控制方法，包括以下步驟：

步驟一，通過(guò)車(chē)速傳感器、方向盤(pán)轉(zhuǎn)角傳感器和電子油門(mén)踏板聯(lián)合二自由度車(chē)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)量單元進(jìn)行前饋補(bǔ)償和最優(yōu)反饋補(bǔ)償，得到整車(chē)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(chē)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)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(chē)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。