[發明專利]一種基于四輪獨立驅動電動車的轉向穩定性控制系統及方法

有效

• 申請號: 201810022245.2
• 申請日: 2018-01-10
• 公開（公告）號: CN108248601B
• 公開（公告）日: 2019-07-16
• 發明（設計）人: 郭烈;許林娜;李君臣;孫大川;趙一兵;李琳輝
• 申請（專利權）人: 大連理工大學
• 主分類號: B60W30/045
• 分類號: B60W30/045;B60W40/06;B60W40/10;B60W40/105;B60W40/068;B60W40/13;B60T7/12
• 代理公司: 大連東方專利代理有限責任公司 21212
• 代理人: 李洪福

本發明公開了一種基于四輪獨立驅動電動車的轉向穩定性控制系統及方法，所述系統包括外部監測模塊和中心控制模塊；所述外部監測模塊包括4個壓力傳感器、路面環境傳感器、4個胎路檢測儀、方向盤轉角傳感器、橫擺角速度傳感器和速度傳感器，所述中心控制模塊包括失穩裝置和緊急狀況處理執行系統。本發明同時考慮實時摩擦因數和動態載荷轉移等因素，計算出實時狀態下不斷變化的理想轉角和理想橫擺角速度，跟蹤理想值，解決穩定控制系統不能隨狀態改變而進行控制調節的問題，使控制系統更精確，更實際可用。本發明將轉向失穩分為調節轉角和橫擺力矩調節兩步進行，把跟蹤算法和神經網絡PID算法結合運用于轉角穩定性控制中，極大提高轉向穩定性。

技術領域

本發明涉及交通安全和電子領域，特別是一種基于四輪獨立驅動電動車的轉向穩定性控制系統及方法。

背景技術

四輪獨立驅動電動車因其節能、高效、靈活的實時控制等特點備受關注。由于輪胎具有非線性的側偏特性，當汽車轉向行駛時，按照普通駕駛員的經驗控制汽車，汽車很容易進入嚴重的不足轉向或過多轉向狀態，這時駕駛員將很難控制汽車回到正常的行駛狀態，汽車將失控而導致嚴重的交通事故。

目前，在四輪獨立驅動電車轉向安全方面，很少綜合考慮轉向失穩問題、也很少考慮載荷轉移和四輪接觸路面狀態摩擦因數不同而導致的失穩。在現實情況中，車輛在轉彎時很容易出現載荷不等的情況，也可能由于光照角度的差異造成路面的摩擦系數等不同，容易發生交通事故。另一方面，由于車輛在轉向工況下容易出現失穩和側翻現象，應針對不同車速進行相應合理的轉角分配和橫擺力矩分配，如果駕駛員沒有及時進行轉角調節，很容易發生事故。所以有必要尋找一種可以綜合考慮載荷因素和四輪不同摩擦因素的車輛轉向控制系統來改善車輛的轉向穩定性，同時還能夠實時監測車輛狀態信息，確保車輛監測數據不在安全裕度內，能夠發出危險警告并啟動安全保護措施，從而保證車輛行駛安全性。

為了解決這一問題，本專利將跟蹤算法和橫擺力矩控制算法相結合，有效的解決了四輪轂獨立驅動電車轉向失控問題，同時極大地提高了車輛的轉向穩定性。

發明內容

為解決現有技術存在的上述問題，本發明要設計一種基于四輪獨立驅動電動車的轉向穩定性控制系統及方法，它能有效的解決轉向失控問題，同時大幅度提高車輛的轉向穩定性。

為了實現上述目的，本發明的技術方案如下：一種基于四輪輪轂獨立驅動的轉向穩定性控制系統，包括外部監測模塊和中心控制模塊；

所述的外部監測模塊包括4個壓力傳感器、路面環境傳感器、4個胎路監測儀、方向盤轉角傳感器、橫擺角速度傳感器和速度傳感器，所述的4個壓力傳感器分別安裝于車體靠近輪胎位置，路面環境傳感器安裝于車體前側，4個胎路監測儀分別安裝于車輪上用來監測路面摩擦因數和三個方向的受力情況，方向盤轉角傳感器安裝在轉向柱上，橫擺角速度傳感器裝在正副駕駛座下邊中間位置，速度傳感器裝在輪轂電機上；所述的壓力傳感器監測載荷壓力，胎路監測儀采用磁場傳感器與自動公路系統相呼應獲得各輪胎摩擦系數和輪胎實時狀態，方向盤轉角傳感器檢測駕駛員轉角情況；

所述的中心控制模塊包括失穩裝置和緊急狀況處理執行系統。所述的中心控制模塊將外部監測模塊測得的數據經過計算，并判斷是否未超過安全范圍；如未超過安全范圍但是有失穩情況，則失穩裝置工作；如超過安全范圍，則緊急狀況處理執行系統工作，汽車制動。所述的失穩裝置包括轉角模糊處理器、轉角機構處理器和橫擺角速度控制器；所述的轉角模糊處理器，用于確定轉角機構的基本方向；所述的轉角機構處理器包括理想轉角計算模塊、轉向執行機構和跟蹤算法控制器，用于計算和跟蹤理想轉角，控制執行器進行轉角調節；橫擺角速度控制器由理想橫擺角速度計算模塊和經過改進動量參數的神經網絡PID控制器組成，安裝在車體下部中央處；所述的緊急狀況處理執行系統由力矩控制器組成，用來降低四個輪轂電機的轉速，進行緊急制動。

一種基于四輪輪轂獨立驅動的轉向穩定性控制方法，包括以下步驟：

A、數據采集