[發(fā)明專利]基于反饋的電動(dòng)汽車橫擺穩(wěn)定性實(shí)時(shí)控制裝置及方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201811201424.9
• 申請(qǐng)日: 2018-10-16
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN109291932B
• 公開(kāi)（公告）日: 2021-03-12
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 袁小芳
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 浙江東方機(jī)電有限公司
• 主分類號(hào): B60W40/10
• 分類號(hào): B60W40/10;B60W40/105;B60W40/112;B60W30/02;B60W50/00;B60W10/08
• 代理公司: 南京中高專利代理有限公司 32333
• 代理人: 徐福敏

本發(fā)明公開(kāi)了一種基于反饋的電動(dòng)汽車橫擺穩(wěn)定性實(shí)時(shí)控制裝置及方法，裝置包括上層控制器和下層控制器，上層控制器設(shè)有傳感器單元、模型預(yù)測(cè)控制器和直接橫擺力矩計(jì)算單元三個(gè)部分；下層控制器設(shè)有判斷決策單元和直接橫擺力矩執(zhí)行單元兩個(gè)部分，直接橫擺力矩執(zhí)行單元控制目標(biāo)車輪的驅(qū)動(dòng)力矩。該方法采用分層控制結(jié)構(gòu)，所需要的信號(hào)由傳感器提供，利用可測(cè)量的量，采用傳感器實(shí)時(shí)反饋和模型預(yù)測(cè)控制算法來(lái)設(shè)計(jì)上層控制器，計(jì)算出整車運(yùn)動(dòng)過(guò)程中保持橫擺穩(wěn)定性所需要的直接橫擺力矩。下層控制器保證上層控制器發(fā)出的直接橫擺力矩指令通過(guò)驅(qū)動(dòng)力矩的分配得以實(shí)現(xiàn)，保證車輛可以實(shí)現(xiàn)在不同工況下的穩(wěn)定行駛，提高電動(dòng)汽車的橫擺穩(wěn)定性。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及電動(dòng)汽車及其穩(wěn)定性控制技術(shù)領(lǐng)域，具體為基于傳感器反饋的分布式驅(qū)動(dòng)電動(dòng)汽車橫擺穩(wěn)定性實(shí)時(shí)控制方法，尤其涉及一種基于反饋的電動(dòng)汽車橫擺穩(wěn)定性實(shí)時(shí)控制裝置及方法。

背景技術(shù)

在能源緊缺日益加劇、環(huán)境污染日益嚴(yán)重的今天，電動(dòng)汽車的發(fā)展大勢(shì)所趨。分布式驅(qū)動(dòng)電動(dòng)汽車具備四個(gè)獨(dú)立的輪轂電機(jī)，同時(shí)，其電機(jī)響應(yīng)速度快，轉(zhuǎn)矩和轉(zhuǎn)速等參數(shù)容易獲取。因此，可以直接對(duì)各個(gè)車輪的驅(qū)動(dòng)力矩進(jìn)行獨(dú)立精確控制來(lái)改善電動(dòng)汽車在惡劣路面條件下的行駛性能。

車輛橫擺穩(wěn)定控制對(duì)于分布式驅(qū)動(dòng)電動(dòng)汽車非常重要，其作用主要是，保證車輛在轉(zhuǎn)彎、制動(dòng)和驅(qū)動(dòng)時(shí)的穩(wěn)定性與可控性，協(xié)助駕駛員在極限操縱情況下控制車輛，防止車輛出現(xiàn)過(guò)多或不足轉(zhuǎn)向。

針對(duì)分布式驅(qū)動(dòng)電動(dòng)汽車橫擺穩(wěn)定性控制問(wèn)題，國(guó)內(nèi)外學(xué)者提出了多種控制方法，包括基于車輪滑移率的轉(zhuǎn)矩分配、β法、差速轉(zhuǎn)矩分配法等，這些方法主要通過(guò)車輪滑移率或質(zhì)心側(cè)偏角的估計(jì)策略來(lái)實(shí)現(xiàn)。然而，滑移率和質(zhì)心側(cè)偏角等運(yùn)行參數(shù)并不能通過(guò)傳感器準(zhǔn)確獲取并建立有效的實(shí)時(shí)反饋，這使得橫擺穩(wěn)定性控制精度較低。另一方面，橫擺穩(wěn)定性的控制需要考慮到車輛本身的約束條件，比如電機(jī)的最大輸出力矩，以及車輛的安全性約束等等，傳統(tǒng)算法難以滿足這類多目標(biāo)約束優(yōu)化控制難題的需求。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的一個(gè)目的是解決至少上述問(wèn)題，并提供至少后面將說(shuō)明的優(yōu)點(diǎn)。

本申請(qǐng)的目的在于提供一種基于傳感器反饋的分布式驅(qū)動(dòng)電動(dòng)汽車橫擺穩(wěn)定性實(shí)時(shí)控制方法，以解決分布式驅(qū)動(dòng)電動(dòng)汽車行駛過(guò)程中橫擺穩(wěn)定性的精確控制問(wèn)題。

該方法采用分層控制結(jié)構(gòu)，所需要的信號(hào)由傳感器提供，利用可測(cè)量的量，采用傳感器實(shí)時(shí)反饋和模型預(yù)測(cè)控制算法來(lái)設(shè)計(jì)上層控制器，計(jì)算出整車運(yùn)動(dòng)過(guò)程中保持橫擺穩(wěn)定性所需要的直接橫擺力矩。下層控制器保證上層控制器發(fā)出的直接橫擺力矩指令通過(guò)驅(qū)動(dòng)力矩的分配得以實(shí)現(xiàn)，保證車輛可以實(shí)現(xiàn)在不同工況下的穩(wěn)定行駛，提高電動(dòng)汽車的橫擺穩(wěn)定性。

為了實(shí)現(xiàn)根據(jù)本發(fā)明的這些目的和其它優(yōu)點(diǎn)，提供了一種基于反饋的電動(dòng)汽車橫擺穩(wěn)定性實(shí)時(shí)控制裝置，包括:

上層控制器，其設(shè)有傳感器單元、模型預(yù)測(cè)控制器和直接橫擺力矩計(jì)算單元三個(gè)部分，所述傳感器單元輸出端連接所述模型預(yù)測(cè)控制器輸入端，所述模型預(yù)測(cè)控制器的輸出端連接所述直接橫擺力矩計(jì)算單元輸入端；

下層控制器，其設(shè)有判斷決策單元和直接橫擺力矩執(zhí)行單元兩個(gè)部分，所述判斷決策單元的輸入端連接所述傳感器單元的輸出端，所述直接橫擺力矩執(zhí)行單元的輸入端分別連接所述判斷決策單元和直接橫擺力矩計(jì)算單元的輸出端，所述直接橫擺力矩執(zhí)行單元控制目標(biāo)車輪的驅(qū)動(dòng)力矩。

優(yōu)選的，所述傳感器單元用于采集車輛運(yùn)動(dòng)信息，所述車輛運(yùn)動(dòng)信息至少包括車輛速度、測(cè)得車輪角速度ω'_i、側(cè)向加速度與方向盤(pán)轉(zhuǎn)角。

優(yōu)選的，所述模型預(yù)測(cè)控制器接收所述傳感器單元的輸出信號(hào)，并用于計(jì)算生成保持車輛橫擺穩(wěn)定性的主動(dòng)轉(zhuǎn)向角δ_f和算得車輪角速度ω_i,i＝fl,fr,rl,rr，其中，fl表示左前，fr表示右前，rl表示左后，rr表示右后。