[發(fā)明專利]一種雙電機(jī)線控轉(zhuǎn)向系統(tǒng)及其多目標(biāo)能量?jī)?yōu)化方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202011154741.7
• 申請(qǐng)日: 2020-10-26
• 公開（公告）號(hào): CN112208627B
• 公開（公告）日: 2021-09-21
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 徐坤豪;趙萬忠;周小川;鄒松春;周長(zhǎng)志;高犇;鄭雙權(quán);羅建
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 南京航空航天大學(xué)
• 主分類號(hào): B62D5/04
• 分類號(hào): B62D5/04;B60W50/00;G06F30/20;G06F30/15;G06F111/06;G06F111/04
• 代理公司: 南京經(jīng)緯專利商標(biāo)代理有限公司 32200
• 代理人: 曹蕓

本發(fā)明涉及一種雙電機(jī)線控轉(zhuǎn)向系統(tǒng)及其多目標(biāo)能量?jī)?yōu)化方法，屬于車輛線控轉(zhuǎn)向系統(tǒng)技術(shù)領(lǐng)域。該方法包括如下步驟：（1）建立整車模型和雙電機(jī)線控轉(zhuǎn)向系統(tǒng)模型；（2）根據(jù)步驟（1）建立的模型，推導(dǎo)車輛兩個(gè)轉(zhuǎn)向電機(jī)的總需求轉(zhuǎn)矩和轉(zhuǎn)速公式；（3）建立雙電機(jī)總消耗功率模型和總損耗功率模型，基于電機(jī)效率模型，結(jié)合功率損耗分析研究轉(zhuǎn)矩分配問題；（4）在雙電機(jī)轉(zhuǎn)矩轉(zhuǎn)速和優(yōu)化變量取值范圍的約束條件下，建立雙電機(jī)線控轉(zhuǎn)向系統(tǒng)多目標(biāo)能量?jī)?yōu)化模型；（5）根據(jù)雙電機(jī)線控轉(zhuǎn)向系統(tǒng)多目標(biāo)能量?jī)?yōu)化模型，采用模擬退火算法根據(jù)電機(jī)map圖優(yōu)化出最優(yōu)轉(zhuǎn)矩分配系數(shù)，使得電機(jī)總功率最低。本發(fā)明提高系統(tǒng)的總體能量利用率。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種雙電機(jī)線控轉(zhuǎn)向系統(tǒng)及其多目標(biāo)能量?jī)?yōu)化方法，屬于車輛線控轉(zhuǎn)向系統(tǒng)技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)

隨著車輛智能化程度越來越高，車輛上各模塊逐漸趨于線控化設(shè)計(jì)，其中線控轉(zhuǎn)向是當(dāng)前人們研究的一個(gè)熱點(diǎn)。在線控轉(zhuǎn)向系統(tǒng)中，轉(zhuǎn)向電機(jī)是轉(zhuǎn)向的唯一來源，目前線控轉(zhuǎn)向系統(tǒng)大多只有一套轉(zhuǎn)向執(zhí)行電機(jī)，一旦其出現(xiàn)故障，電子系統(tǒng)的安全可靠性很難保證，因此，為了預(yù)防單轉(zhuǎn)向執(zhí)行電機(jī)失效引起系統(tǒng)失效的問題，雙電機(jī)結(jié)構(gòu)被引入線控轉(zhuǎn)向系統(tǒng)。

另外，冗余電機(jī)的引入雖然保證了轉(zhuǎn)向電機(jī)的容錯(cuò)性，但也會(huì)改變轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的能耗。當(dāng)轉(zhuǎn)向系統(tǒng)配備單一電機(jī)時(shí)，能量消耗僅受轉(zhuǎn)向條件的影響。然而，主電機(jī)和輔助電機(jī)的雙電機(jī)結(jié)構(gòu)為能量?jī)?yōu)化提供了條件，其中能量消耗會(huì)受到功率分配和外部轉(zhuǎn)向條件的影響。通過主輔電機(jī)之間的功率分配，雙電機(jī)可以根據(jù)在不同的轉(zhuǎn)向負(fù)荷情況下，選擇在最佳工作點(diǎn)上工作。雖然轉(zhuǎn)向電機(jī)的能耗不如驅(qū)動(dòng)電機(jī)，但考慮到轉(zhuǎn)向是頻繁的驅(qū)動(dòng)行為，機(jī)械連接的缺失使轉(zhuǎn)向電機(jī)獨(dú)立承擔(dān)轉(zhuǎn)向負(fù)荷，持續(xù)的轉(zhuǎn)向行為也會(huì)導(dǎo)致很高的轉(zhuǎn)向能耗。在考慮電機(jī)正常轉(zhuǎn)向條件下的工作狀態(tài)時(shí)，研究人員忽略了能耗變化引起的雙電機(jī)協(xié)調(diào)問題，這在國(guó)內(nèi)外都很少被提及，如何減少雙電機(jī)線控轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的能耗是一個(gè)值得研究的問題。

現(xiàn)有的雙電機(jī)線控轉(zhuǎn)向系統(tǒng)能量?jī)?yōu)化方法，通常根據(jù)雙電機(jī)的總需求轉(zhuǎn)矩和轉(zhuǎn)速建立約束條件，以雙電機(jī)的輸出功率為優(yōu)化目標(biāo)，對(duì)轉(zhuǎn)矩分配系數(shù)進(jìn)行優(yōu)化。例如，中國(guó)專利申請(qǐng)?zhí)枮镃N201910962540.0中公開了一種在總需求轉(zhuǎn)矩和轉(zhuǎn)速下，以雙電機(jī)總效率最大為優(yōu)化目標(biāo)，從而實(shí)現(xiàn)電機(jī)間能量?jī)?yōu)化分配的線控雙電機(jī)耦合轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的能量?jī)?yōu)化方法；中國(guó)專利申請(qǐng)?zhí)枮镃N202010372060.1中公開了一種采用粒子群算法，以雙電機(jī)總消耗功率最小為優(yōu)化目標(biāo)，從而實(shí)現(xiàn)電機(jī)間能量?jī)?yōu)化分配的雙電機(jī)耦合驅(qū)動(dòng)線控轉(zhuǎn)向系統(tǒng)及其能量?jī)?yōu)化方法；但是上述雙電機(jī)能量?jī)?yōu)化方法的優(yōu)化目標(biāo)比較單一，只考慮了電機(jī)工作時(shí)的輸出功率，沒有考慮電機(jī)實(shí)際工作中損耗功率的影響，優(yōu)化出的結(jié)果準(zhǔn)確性有待加強(qiáng)。

發(fā)明內(nèi)容

針對(duì)于上述背景技術(shù)中涉及的缺陷，本發(fā)明提出了一種雙電機(jī)線控轉(zhuǎn)向系統(tǒng)及其多目標(biāo)能量?jī)?yōu)化方法，以克服現(xiàn)有技術(shù)中存在的轉(zhuǎn)向系統(tǒng)可靠安全性低、能量?jī)?yōu)化目標(biāo)單一、能量利用率低的問題。

本發(fā)明為解決其技術(shù)問題采用如下技術(shù)方案：

一種雙電機(jī)線控轉(zhuǎn)向系統(tǒng)，包括方向盤模塊、轉(zhuǎn)向執(zhí)行模塊、ECU模塊、信號(hào)采集模塊、變傳動(dòng)比模塊、車輛理想狀態(tài)計(jì)算模塊、需求轉(zhuǎn)矩轉(zhuǎn)速計(jì)算模塊以及轉(zhuǎn)矩分配系數(shù)優(yōu)化模塊，其中：所述方向盤模塊和轉(zhuǎn)向執(zhí)行模塊分別與信號(hào)采集模塊連接，信號(hào)采集模塊分別與變傳動(dòng)比模塊和車輛理想狀態(tài)計(jì)算模塊連接，變傳動(dòng)比模塊和車輛理想狀態(tài)計(jì)算模塊分別與需求轉(zhuǎn)矩轉(zhuǎn)速計(jì)算模塊連接，需求轉(zhuǎn)矩轉(zhuǎn)速計(jì)算模塊、轉(zhuǎn)矩分配系數(shù)優(yōu)化模塊和ECU模塊順序連接；

所述信號(hào)采集模塊將獲取的轉(zhuǎn)向盤轉(zhuǎn)角信號(hào)、轉(zhuǎn)向盤轉(zhuǎn)角微分信號(hào)、車速信號(hào)進(jìn)行濾波降噪，并將其傳遞給變傳動(dòng)比模塊；

所述變傳動(dòng)比模塊根據(jù)信號(hào)采集模塊傳遞來的信號(hào)計(jì)算出車輛的變傳動(dòng)比信號(hào)，并將其傳遞給需求轉(zhuǎn)矩轉(zhuǎn)速計(jì)算模塊；

所述車輛理想狀態(tài)計(jì)算模塊根據(jù)信號(hào)采集模塊傳遞來的信號(hào)計(jì)算出車輛的理想橫擺角速度和理想質(zhì)心側(cè)偏角，并將其傳遞給需求轉(zhuǎn)矩轉(zhuǎn)速計(jì)算模塊；