[發明專利]一種分布式驅動電動汽車多模式電子差速控制系統

有效

• 申請號: 201710091487.2
• 申請日: 2017-02-21
• 公開（公告）號: CN106864306B
• 公開（公告）日: 2019-05-10
• 發明（設計）人: 張志勇;王東濤;黃彩霞;尹來容;吳剛;張健
• 申請（專利權）人: 長沙理工大學
• 主分類號: B60L15/20
• 分類號: B60L15/20
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

本發明涉及一種分布式驅動電動汽車電子差速控制系統。本系統包括加速踏板、方向盤、車速估計器、信號預處理器、電子差速控制器、電機控制器、輪速傳感器、驅動電機。本系統的信號預處理器根據車輛結構參數和加速踏板行程、方向盤轉角、車速估計器估計的車速計算期望驅動轉矩、臨界車速。電子差速控制器根據期望驅動轉矩、臨界車速、車輪輪速信號，基于多模式電子差速控制策略向電機控制器發送轉矩控制目標信號，由電機控制器對驅動電機進行直接轉矩控制，實現四個車輪的轉矩協調控制。本發明公開的多模式電子差速控制系統具有控制策略簡單、適合車速范圍寬的優點，能保證車輛轉向行駛時車輪與地面間保持純滾動狀態，避免輪胎過快磨損。

技術領域

本發明涉及一種電動汽車動力學控制系統，尤其涉及一種分布式驅動電動汽車的轉向動力學控制系統。

背景技術

節能、環保和安全已成為現代汽車發展的主題，為了解決汽車保有量增加所帶來的能源危機和環境污染，新能源汽車的研發成為各國研究的焦點之一。純電動汽車是全部由電能驅動電機作為動力系統的汽車，因其零排放、結構簡單、效率高、技術相對成熟的優點，已成為新能源汽車的重要發展形式。如果電動汽車采用四輪獨立驅動形式，不僅可以省略傳統汽車所需的機械傳動裝置，使驅動系統和整車結構簡潔、緊湊，提高傳動效率而降低能源消耗，而且每個車輪通過電機獨立驅動，能夠實現快速驅動力和制動力的控制，增強行駛穩定性和通過性。鑒于以上原因，分布式驅動電動汽車是電動汽車研究領域的熱點之一。

分布式驅動電動汽車包括電機安裝于輪轂的輪轂電機驅動電動汽車，以及電機安裝于車身，通過驅動軸連接輪轂的輪邊電機驅動電動汽車。由于分布式驅動電動汽車沒有機械式差速器，而每個車輪能獨立產生驅動轉矩，不協調的驅動轉矩可能會導致輪胎過快磨損和車輛橫向失穩。如何有效地實現車輛轉向時的差速控制，是分布式驅動電動汽車研究的重點和難點。目前關于差速控制的方案主要包括兩個方面：一是設計具有自適應差速功能的特殊電機驅動系統；二是應用各種電子差速控制策略實時調節電機轉速或轉矩。具有自適應差速功能的驅動電機由一個定子和兩個轉子組成，其差速原理與機械式差速器類似。該類型電機通過控制兩個轉子的相對轉速，獲得由兩個轉子轉速相加或相減的最終轉速。由于兩個轉子的輸出轉矩和旋轉方向相反，因此需安裝其他機械裝置實現換向和減速，使得差速控制系統的算法和結構變得復雜，難以充分發揮分布式驅動電動汽車車輪獨立驅動的優勢。另一種方案是將同軸兩個電機的驅動電路串聯在一起，在車輛轉向時自動調整內外側車輪轉速，不需要專門的差速控制單元。在此基礎上，還可借助控制器實現變工況和變路況下的差速控制。但這種將電機串聯的差速控制方案的原理同樣類似于機械式差速器，內外側車輪輸出轉矩相同，而且要求兩個電機性能一致，轉向時的路面阻力一致，且無側滑。這些條件在車輛實際行駛過程中很難保證。更重要的是，如果內外側車輪輸出轉矩一致，則無法通過調整內外側車輪轉矩實現助力轉向和橫向穩定性控制。

電子差速控制的實質是對同軸內外側兩個車輪的轉速進行控制，避免內側車輪因拖滑而過快磨損。常用方法中，基于阿克曼轉向模型的電子差速控制方法需要計算4個車輪的目標轉速，然后通過電機轉速控制方法實現電子差速控制。但是，基于阿克曼轉向模型的電子差速控制方法沒有考慮輪胎的縱向滑移率，只能在低速時有效。而且這種控制方法限制了運動自由度，如果行駛過程中出現控制誤差，易產生車輪滑轉的不穩定現象。因此，基于轉矩的差速控制成為研究重點?；谵D矩的控制策略不會對兩側驅動輪的運動自由度產生限制，車輛轉向時對于外界環境復雜性所導致的矛盾不再突出，有利于對車輪縱向滑移率進行控制。

發明內容：

本發明的目的是提供一種能適應車速范圍寬和復雜行駛工況的分布式驅動電動汽車電子差速控制系統，該系統利用簡單的控制系統結構，采取多模式控制策略實現4個驅動電機的轉矩控制，避免輪胎縱向滑轉，減小輪胎磨損。本發明為分布式驅動電動汽車差速控制提供一種結構簡單、適應車速范圍寬、控制實時性高的技術方案。