[發(fā)明專利]一種分布式驅(qū)動電動汽車直接橫擺力矩控制系統(tǒng)及方法

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 202110342443.9
• 申請日: 2021-03-30
• 公開（公告）號: CN113147422A
• 公開（公告）日: 2021-07-23
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 耿國慶;顏志帥;秦洪武;楊梁;李春;蘇春;趙文;張佳;章國棟;徐惠民;王錦晨;羅石
• 申請（專利權(quán)）人: 江蘇大學(xué)
• 主分類號: B60L15/20
• 分類號: B60L15/20;B60T13/66;B60W30/02;B60W10/08;B60W40/08
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

本發(fā)明公開了一種分布式驅(qū)動電動汽車直接橫擺力矩控制系統(tǒng)及方法，通過分析熟練駕駛員的駕駛行為，揭示熟練駕駛員調(diào)整車輛運動狀態(tài)的動力學(xué)機(jī)理并用于計算車輛橫向穩(wěn)定性控制目標(biāo)理論值；基于自適應(yīng)容積卡爾曼濾波NACKF算法設(shè)計車輛狀態(tài)觀測器；根據(jù)控制目標(biāo)的理論值和車輛狀態(tài)的觀測值的偏差基于自適應(yīng)模糊滑模FSMC算法設(shè)計直接橫擺力矩系統(tǒng)，決策出所需的附加橫擺力矩值，再通過電機(jī)控制系統(tǒng)和電子液壓制動系統(tǒng)相結(jié)合的分配方法將附加橫擺力矩分配給各個車輪從而達(dá)到控制汽車橫向穩(wěn)定性的目的。本發(fā)明提出的方法在保證操縱穩(wěn)定性的基礎(chǔ)上能夠代替駕駛員的部分工作并降低其操作負(fù)荷，并提高車輛橫向穩(wěn)定性控制精度。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及電動車橫向穩(wěn)定性控制領(lǐng)域，特別是涉及考慮熟練駕駛員意圖的分布式驅(qū) 動電動汽車直接橫擺力矩控制系統(tǒng)及方法。

背景技術(shù)

駕駛員在交通事故預(yù)防中有著重要作用，駕駛員不僅要處理道路交通信息，還要根據(jù) 車輛狀態(tài)快速做出決策，從而控制車輛按照駕駛員的預(yù)期行駛，因此駕駛員的駕駛行為直 接影響車輛的行駛安全。如何結(jié)合駕駛員的意圖實時精確的觀測分布式驅(qū)動電動汽車的行 駛狀態(tài)，從而實時判斷車輛的橫向穩(wěn)定狀態(tài)，并通過及時協(xié)調(diào)各輪轂電機(jī)輸出轉(zhuǎn)矩，進(jìn)而 施加一個附加直接橫擺力矩糾正車身姿態(tài)，提高車輛的橫向穩(wěn)定性，防止車輛橫向失穩(wěn)的 發(fā)生，是一項具有重大意義的主動安全技術(shù)研究。

國家專利201710134285.1基于駕駛員意圖的抗飽和積分滑模變結(jié)構(gòu)控制器使得當(dāng)駕駛 員意圖力矩不足以使車輪打滑時，控制器將最終產(chǎn)生與駕駛員需求相同的力矩。當(dāng)駕駛員 意圖力矩比路面峰值附著力矩更大時，控制器可以使車輪工作在目標(biāo)滑移率上，實現(xiàn)最優(yōu) 驅(qū)動。但該方法沒有過多的考慮車輛的橫向穩(wěn)定性問題。國家專利202010216520.1通過建 立一種參數(shù)時變的車輛橫擺角速度預(yù)測模型來獲取車輛橫擺角速度預(yù)測值，并對車輛橫擺 角速度測量值中的噪聲具有一定的濾波效果，在一定程度上能夠提高車輛的橫擺穩(wěn)定。但 是該方法是以汽車本身的橫向穩(wěn)定性控制為主，缺乏關(guān)于駕駛員技能差異對行車安全的影 響的考慮。

發(fā)明內(nèi)容

為了解決現(xiàn)有技術(shù)中存在的不足，本發(fā)明提出了一種分布式驅(qū)動電動汽車直接橫擺力 矩控制系統(tǒng)及方法，在保證操縱穩(wěn)定性的基礎(chǔ)上能夠代替駕駛員的部分工作并降低其操作 負(fù)荷，并提高車輛橫向穩(wěn)定性控制精度。

本發(fā)明所采用的技術(shù)方案如下：

一種分布式驅(qū)動電動汽車直接橫擺力矩控制系統(tǒng)，包括信號輸入模塊、上層控制器模 塊和下層控制器模塊；

信號輸入模塊包括信號采集單元和計算目標(biāo)穩(wěn)定性因素單元；所述信號采集單元采集 方向盤轉(zhuǎn)角δ_sw；計算目標(biāo)穩(wěn)定性因素單元根據(jù)方向盤轉(zhuǎn)角δ_sw得到駕駛員意圖，并基于駕駛 員意圖輸出穩(wěn)定性因素K；

上層控制器模塊包括車輛目標(biāo)設(shè)定單元、基于NACKF的車輛狀態(tài)觀測器和基于FSMC 直接橫擺力矩控制單元；車輛目標(biāo)設(shè)定單元接收基于方向盤轉(zhuǎn)角δ_sw、穩(wěn)定性因素K和車輛 縱向車速v_x并求解出期望橫擺角速度γ_d；基于NACKF的車輛狀態(tài)觀測器連接執(zhí)行器模塊， 用于接收車輛前輪轉(zhuǎn)角δ、縱向加速度a_x和側(cè)向加速度a_y；基于NACKF的車輛狀態(tài)觀測器用于輸出車輛縱向車速v_x、質(zhì)心側(cè)偏角觀測值β和橫擺角速度觀測值γ；基于FSMC直 接橫擺力矩控制單元接收車輛目標(biāo)設(shè)定單元和基于NACKF的車輛狀態(tài)觀測器輸出的質(zhì)心 側(cè)偏角和橫擺角速度的偏差，并輸出車輛附加橫擺力矩ΔM_Z；

下層控制器模塊包括電機(jī)控制系統(tǒng)和電子液壓制動系統(tǒng)，下層控制器模塊接收基于 FSMC直接橫擺力矩控制單元輸出的車輛附加橫擺力矩ΔM_Z；由電機(jī)控制系統(tǒng)和電子液壓制 動系統(tǒng)對車輛附加橫擺力矩ΔM_Z進(jìn)行分配；

進(jìn)一步，計算目標(biāo)穩(wěn)定性因素單元內(nèi)輸出穩(wěn)定性因素K的方法為：