[發(fā)明專(zhuān)利]四輪獨(dú)立驅(qū)動(dòng)電動(dòng)汽車(chē)的轉(zhuǎn)向冗余與集成控制系統(tǒng)及方法

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201711306397.7
• 申請(qǐng)日: 2017-12-11
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN108163044A
• 公開(kāi)（公告）日: 2018-06-15
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 熊璐;楊興;冷搏;余卓平
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 同濟(jì)大學(xué)
• 主分類(lèi)號(hào): B62D5/04
• 分類(lèi)號(hào): B62D5/04;B62D6/00;B62D101/00;B62D113/00;B62D119/00
• 代理公司: 上海科盛知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 31225
• 代理人: 趙繼明

本發(fā)明涉及一種四輪獨(dú)立驅(qū)動(dòng)電動(dòng)汽車(chē)的轉(zhuǎn)向冗余與集成控制系統(tǒng)及方法，控制方法包括：整車(chē)控制器根據(jù)駕駛員的方向盤(pán)手力需求，確定差動(dòng)助力參考曲線(xiàn)；電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向模塊根據(jù)測(cè)得的方向盤(pán)轉(zhuǎn)角數(shù)據(jù)，得到助力力矩指令，發(fā)送給EPS(Electronic Power Steering，電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng))；差動(dòng)助力轉(zhuǎn)向模塊根據(jù)測(cè)得數(shù)據(jù)，利用差動(dòng)助力參考曲線(xiàn)得到電動(dòng)汽車(chē)的前軸差動(dòng)轉(zhuǎn)矩；根據(jù)測(cè)得的車(chē)輛實(shí)際橫擺角速度、方向盤(pán)轉(zhuǎn)角和車(chē)速數(shù)據(jù)，得到參考橫擺角速度，進(jìn)而得到附加橫擺力矩；整車(chē)控制器利用前軸差動(dòng)轉(zhuǎn)矩和附加橫擺力矩得到四輪驅(qū)動(dòng)電機(jī)目標(biāo)輸出轉(zhuǎn)矩。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有滿(mǎn)足駕駛員的個(gè)性化需求、提升車(chē)輛行駛安全性和減小駕駛員操縱負(fù)擔(dān)等優(yōu)點(diǎn)。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及汽車(chē)控制領(lǐng)域，尤其是涉及一種四輪獨(dú)立驅(qū)動(dòng)電動(dòng)汽車(chē)的轉(zhuǎn)向冗余與集成控制系統(tǒng)及方法。

背景技術(shù)

四輪獨(dú)立驅(qū)動(dòng)電動(dòng)汽車(chē)是將四個(gè)驅(qū)動(dòng)電機(jī)分別直接安裝在驅(qū)動(dòng)輪內(nèi)或驅(qū)動(dòng)輪附近，具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、傳動(dòng)路徑短、傳動(dòng)效率高等特點(diǎn)。電動(dòng)機(jī)既是汽車(chē)的信息單元，又是快速反應(yīng)的控制執(zhí)行單元。由于各個(gè)電動(dòng)輪均能獨(dú)立控制，通過(guò)改變單個(gè)車(chē)輪電機(jī)的轉(zhuǎn)矩和轉(zhuǎn)速等參數(shù)，可以有效控制每個(gè)車(chē)輪的動(dòng)力學(xué)狀態(tài)。

分布式驅(qū)動(dòng)電動(dòng)汽車(chē)在轉(zhuǎn)向時(shí)，為了減輕駕駛員動(dòng)作在方向盤(pán)上的操作力，使用外來(lái)動(dòng)力而產(chǎn)生轉(zhuǎn)向補(bǔ)助力的系統(tǒng)稱(chēng)為轉(zhuǎn)向助力系統(tǒng)。目前，無(wú)論是電動(dòng)轉(zhuǎn)向助力系統(tǒng)還是線(xiàn)控轉(zhuǎn)向系統(tǒng)均需要在轉(zhuǎn)向系中增加助力電機(jī)，當(dāng)助力電機(jī)失效或助力系統(tǒng)通訊故障時(shí)，駕駛員會(huì)明顯感受到轉(zhuǎn)向困難。對(duì)于線(xiàn)控轉(zhuǎn)向系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)冗余控制不可或缺，但目前的解決方案硬件結(jié)構(gòu)頗為繁雜。此外，對(duì)于四輪獨(dú)立驅(qū)動(dòng)電動(dòng)汽車(chē)，還會(huì)產(chǎn)生差動(dòng)助力轉(zhuǎn)向曲線(xiàn)如何制定、差動(dòng)助力轉(zhuǎn)向與操縱性改善控制協(xié)調(diào)時(shí)四輪轉(zhuǎn)矩分配等一系列問(wèn)題。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的就是為了克服上述現(xiàn)有技術(shù)存在的缺陷而提供一種四輪獨(dú)立驅(qū)動(dòng)電動(dòng)汽車(chē)的轉(zhuǎn)向冗余與集成控制系統(tǒng)及方法。

本發(fā)明的目的可以通過(guò)以下技術(shù)方案來(lái)實(shí)現(xiàn)：

一種四輪獨(dú)立驅(qū)動(dòng)電動(dòng)汽車(chē)的轉(zhuǎn)向冗余與集成控制方法，所述的方法包括以下步驟：

S1、整車(chē)控制器根據(jù)駕駛員的方向盤(pán)手力需求，確定差動(dòng)助力參考曲線(xiàn)；

S2、電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向模塊根據(jù)測(cè)得的方向盤(pán)轉(zhuǎn)角和車(chē)速數(shù)據(jù)，得到助力力矩指令，發(fā)送給EPS助力電機(jī)；

S3、差動(dòng)助力轉(zhuǎn)向模塊根據(jù)測(cè)得的方向盤(pán)轉(zhuǎn)矩和車(chē)速數(shù)據(jù)，利用差動(dòng)助力參考曲線(xiàn)得到電動(dòng)汽車(chē)的前軸差動(dòng)轉(zhuǎn)矩；

S4、根據(jù)測(cè)得的車(chē)輛實(shí)際橫擺角速度、方向盤(pán)轉(zhuǎn)角和車(chē)速數(shù)據(jù)，得到參考橫擺角速度，并計(jì)算得到附加橫擺力矩；

S5、整車(chē)控制器利用前軸差動(dòng)轉(zhuǎn)矩和附加橫擺力矩計(jì)算得到四輪驅(qū)動(dòng)電機(jī)的目標(biāo)輸出轉(zhuǎn)矩。

優(yōu)選地，所述的步驟S1中的差動(dòng)助力參考曲線(xiàn)的三個(gè)坐標(biāo)軸分別為差動(dòng)力矩值、轉(zhuǎn)向盤(pán)力矩和車(chē)速，差動(dòng)助力參考曲線(xiàn)的助力特性表達(dá)式為：

其中，|△T_f|為前軸差動(dòng)助力轉(zhuǎn)矩，K(V)為車(chē)速感應(yīng)系數(shù)，|M_sw|為方向盤(pán)轉(zhuǎn)矩，|M_sw,0|為開(kāi)始助力時(shí)的方向盤(pán)轉(zhuǎn)矩，|M_sw,max|為達(dá)到最大助力力矩時(shí)的方向盤(pán)轉(zhuǎn)矩，|T_f|_max,v表示車(chē)速為v時(shí)提供的最大前軸差動(dòng)力矩。

優(yōu)選地，所述的步驟S2中的電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向模塊和步驟S3中的差動(dòng)助力轉(zhuǎn)向模塊共同構(gòu)成轉(zhuǎn)向冗余控制模塊。

優(yōu)選地，所述的步驟S1中整車(chē)控制器根據(jù)駕駛員的方向盤(pán)手力需求，確定多種模式下的差動(dòng)助力參考曲線(xiàn)，即調(diào)整相同轉(zhuǎn)向盤(pán)力矩和車(chē)速下的前軸差動(dòng)轉(zhuǎn)矩值。

優(yōu)選地，所述的步驟S4具體為：