[發明專利]輪轂電機驅動越野車橫擺與側傾穩定性集成控制方法

有效

• 申請號: 202011336388.4
• 申請日: 2020-11-25
• 公開（公告）號: CN112406853B
• 公開（公告）日: 2022-05-10
• 發明（設計）人: 李良波;惠懷兵;李路;玉亞峰;朱子旭
• 申請（專利權）人: 東風越野車有限公司
• 主分類號: B60W30/02
• 分類號: B60W30/02;B60W40/10;B60W40/112;B60W40/00
• 代理公司: 武漢開元知識產權代理有限公司 42104
• 代理人: 俞鴻

本發明公開了一種輪轂電機驅動越野車橫擺與側傾穩定性集成控制方法，獲取車輛運行參數，得到當前時刻的橫向載荷轉移率和橫向運動平衡方程，然后得到下一時刻的預測橫向載荷轉移率；根據橫擺角速度和質心側偏角確定橫擺穩定性工況；根據預測橫向載荷轉移率和橫擺穩定性工況確定橫擺與側傾集成控制系統的控制模式。當預測橫向載荷轉移率的絕對值小于安全閾值，以橫擺穩定性控制為首要目標；當預測橫向載荷轉移率的絕對值大于或等于安全閾值，以側傾穩定性控制為首要目標，橫擺穩定性控制為次要目標。本發明實現實現側傾穩定性控制系統與橫擺穩定性控制系統協調優化，消除兩個子系統各自獨立控制時的沖突，進行協調控制以保證車輛的安全性。

技術領域

本發明涉及汽車穩定性控制技術領域，具體地指一種輪轂電機驅動越野車橫擺與側傾穩定性集成控制方法。

背景技術

在車輛的橫擺穩定性控制中，當車輛的橫向加速度過大或路面附著情況較差時，極易發生側滑現象，車輛無法按照駕駛員期望的軌跡行駛，此時輪胎側向力已達到飽和，而輪胎的縱向力比側向力擁有更大的裕度，可以通過輪胎的縱向力調節對車輛施加一個附加橫擺力矩，保證車輛的穩定性，在極限工況下，直接橫擺力矩控制(Direct Yaw-momentControl，DYC)具有很好的控制效果。傳統車輛的DYC通過差動制動的方式實現，影響車輛的縱向車速，對駕駛員產生干擾。

一種分布式電動汽車橫擺穩定性控制方法，包括依據路面附著系數確定車輛所在路面對應的質心偏側角-質心偏側角速度相平面圖；采用雙線法確定所述質心偏側角-質心偏側角速度相平面圖的最大穩定區域和最小穩定區域，最大穩定區域的邊界為最大邊界，最小穩定區域的邊界為最小邊界。確定車輛在當前狀態下的相軌跡點在所述質心偏側角-質心偏側角速度相平面圖中的位置，依據當前位置確定質心偏側角權重系數，進而依據狀態數據、質心偏側角權重系數、期望橫擺角加速度、期望質心側偏角速度，計算期望附加橫擺力矩，實現橫擺穩定性控制。

上述采用雙線法確定質心側偏角-質心側偏角速度相平面圖的最大穩定區域和最小穩定區域，進而確定質心側偏角權重系數進行側傾穩定性控制判斷。權重系數選取單一，因為質心側偏角只是穩定性分析與控制中的一個重要指標，車輛穩定性的所有狀況不能直觀的描述，相平面穩定區域是會受到包括方向盤轉角、車速、控制系統作用、路面附著系數等來自人、車、控制系統、環境各方面因素的影響，所以不能反映質心側偏角相平面對不同工況下車輛穩定性的表征。同時在不同形式工況下需要確定相平面圖的最大穩定區域和最小穩定區域，控制響應性較差，區域劃分較為復雜，而通過區域中心點確定車輛相軌跡點的相對位置更為簡單。

采用分層式協同控制結構對底盤一體化控制系統進行控制，具體分為三層，上層包括駕駛員控制層以及運動控制層，中層輪胎力分配層以及下層執行器控制層。利用可測量的量如四個車輪的力矩和轉速信息，通過駕駛員控制層給出控制指令，然后采用模型預測控制算法來設計運動控制器得到車輛期望的縱橫垂向合力及合力矩。中層主要解決合力與合力矩的分配問題，包括目標函數的制定、約束條件的選取。下層將分配得到輪胎力轉化成執行器所能識別的車輪轉角、電機驅動以及主動懸架力，來獲得車輛最優輪胎力，保證車輛的操縱性、穩定性及舒適性。

集成控制系統的最終目標是實現各子系統之間的協調優化，充分發揮子系統的作用，消除子系統之間的沖突。而本技術在中層策略開發只是通過設計最優輪胎力進行分配，沒有進行不同工況的控制系統協調選擇，在不同的閾值判斷條件下應該有不同的控制模式。底盤主動控制技術僅針對單一的功能和底盤子系統進行設計，但是在車輛行駛過程中，底盤子系統之間并非是完全獨立的，而是相互影響的，當多種控制系統同時存在時，若各控制系統是不考慮多系統耦合關系的獨立控制，則無法充分發揮多系統聯合控制的優勢，所以在某些情況下甚至存在功能沖突的問題。

發明內容

本發明的目的就是要克服上述現有技術存在的不足，提供一種輪轂電機驅動越野車橫擺與側傾穩定性集成控制方法，該控制方法實現側傾穩定性控制系統與橫擺穩定性控制系統協調優化，消除兩個子系統各自獨立控制時的沖突。