[發明專利]多信號融合的輪轂電機汽車轉矩分配試驗系統及前瞻控制方法

有效

• 申請號: 202110366420.1
• 申請日: 2021-04-06
• 公開（公告）號: CN113093708B
• 公開（公告）日: 2023-03-21
• 發明（設計）人: 吳石;李怡鵬
• 申請（專利權）人: 哈爾濱理工大學
• 主分類號: G05B23/02
• 分類號: G05B23/02;G01M17/007
• 代理公司: 哈爾濱市陽光惠遠知識產權代理有限公司 23211
• 代理人: 鄧宇

本發明涉及多信號融合的輪轂電機汽車轉矩分配試驗系統及前瞻控制方法。本發明包括輪轂電機汽車，轉矩分配控制器，路況模擬帶，負載電機，數據采集系統，路況模擬平臺。試驗時，路況模擬帶裝載在路況模擬平臺上，由負載電機帶動，輪轂電機汽車放在路況模擬平臺上，轉矩分配控制器與輪轂電機的控制器相連，由數據采集系統測得狀態信號傳到上位機進行監測，上位機調整負載電機，模擬行駛阻力。本發明的車輛轉矩分配控制器中預置了前瞻控制方法，整車控制算法可修改，試驗人員根據試驗記錄可完成對整車的控制策略進行測試和優化。本發明解決了控制算法仿真驗證準確性低，試驗車驗證成本高的問題，降低了控制算法開發成本，測試功能全面。

技術領域

本發明涉及輪轂電機汽車領域，尤其涉及轉矩分配算法試驗系統及轉矩分配控制方法。

背景技術

近年來，大氣污染問題愈發嚴重，電動汽車作為使用清潔能源的交通工具有了長足發展。其中四輪轂電機驅動汽車由于底盤布置簡單，控制方法靈活等明顯技術優勢得到了關注。

輪轂電機汽車四個驅動輪的轉矩輸出可以單獨調節，區別于傳統兩驅和四驅汽車，因此傳統車輛的主動安全控制算法無法直接用于輪轂電機汽車的控制，因此輪轂電機汽車控制算法的開發是輪轂電機汽車領域的難點之一。在控制算法開發流程中，控制算法的驗證是至關重要的一步，傳統的控制算法驗證多采用仿真驗證，或開放接口的試驗車在試驗場驗證的方式。仿真驗證成本低，但與實際車輛情況不完全一致，無法全面的驗證車輛控制算法有效性，試驗車驗證雖然準確性高，但對于試驗場地要求高，并且重復試驗成本高。本發明設計的輪轂電機轉矩分配試驗系統其優點在于，通過室內臺架式的試驗系統驗證轉矩分配控制算法，解決了試驗車試驗成本高、場地要求高的問題，并且比仿真驗證準確性高。同時，試驗系統中預裝有基于多信號融合的前瞻控制的車輛轉矩分配方法，通過方法中的多信號融合模塊得到準確、可抗干擾的當前車輛狀態信息，并結合采集到的前方路面圖像制定未來一段時間內的轉矩分配方案，達到車輛前瞻控制效果，完成控制目標。

綜上所述，本發明解決了輪轂電機汽車控制算法驗證的問題，對于輪轂電機汽車控制算法的開發具有重要實際意義，能夠在一定程度上增進輪轂電機汽車控制算法的發展。

發明內容

本發明通過提供基于多信號融合的輪轂電機汽車轉矩分配試驗系統，目的是解決現有車輛轉矩分配算法驗證中，仿真驗證模型無法全面表征實際車輛，無法全面的驗證車輛控制算法有效性，試驗車驗證場地要求高，試驗成本高的缺點。

為了實現上述目的，本發明采用以下技術方案：基于多信號融合的輪轂電機轉矩分配試驗實驗系統，它包括路況模擬平臺、轉矩分配控制器、輪轂電機汽車及其附件、路況模擬塊、圖像采集設備、數據采集系統、上位機、負載電機。所述路況模擬平臺上為帶有所述路況模擬塊得路況模擬帶，由所述負載電機帶動，所述輪轂電機汽車放在路況模擬平臺上，所述轉矩分配控制器與輪轂電機的電機控制器進行通信，由所述數據采集系統測得車輛狀態信號傳給轉矩分配控制器用于控制決策，并將車輛狀態傳到上位機進行監測，同時上位機根據試驗工況設置調整負載電機轉矩，模擬行駛阻力。

更進一步的，路況模擬平臺上有四種類型的路況模擬塊，分別用來模擬碎石路段、卵石路段、涉水路段、水泥路段四種類型的路面。

更進一步的，輪轂電機汽車車架上，開有安裝固定鐵塊的槽位，通過加減鐵塊的數量，可以調整試驗輪轂電機汽車的載荷，以適用于更多情況下的試驗。

更進一步的，車輛控制器與電機控制器通過CAN總線相連，進行信息交互。電機控制器采用磁場定向控制(FOC)和空間矢量脈寬調制(SVPWM)對所述永磁同步電機進行控制，電機控制器輸入為200V直流電源，輸出到永磁同步電機的為調制后的三相電流。

更進一步的，負載電機帶動路況模擬帶轉動，方向與車輛前進方向相反。可確保輪轂電機汽車不滑下路況模擬裝置的前提下，進行長時間的試驗。