[發明專利]一種電驅動客車橫向動力學穩定性控制方法及裝置

在審

• 申請號: 202210795065.4
• 申請日: 2022-07-07
• 公開（公告）號: CN115140019A
• 公開（公告）日: 2022-10-04
• 發明（設計）人: 胡涵旸;張俊智;何承坤;劉偉龍
• 申請（專利權）人: 清華大學
• 主分類號: B60W30/02
• 分類號: B60W30/02;B60W30/18;B60W50/00
• 代理公司: 北京清亦華知識產權代理事務所(普通合伙) 11201
• 代理人: 羅嵐

本發明提出一種電驅動客車橫向動力學穩定性控制方法及裝置，其中，方法包括：獲取客車狀態參數，根據客車狀態參數構建車輛二自由度動力學模型，并基于滑模控制理論構造滑模面和滑模趨近率；根據車輛二自由度動力學模型，以及滑模面和滑模趨近率，計算得到第一附加橫擺力矩；基于前輪主動轉向方法獲取與第一附加橫擺力矩對應的第二附加橫擺力矩，并基于差動制動方法獲取與第一附加橫擺力矩對應的第三附加橫擺力矩；通過第二附加橫擺力矩和第三附加橫擺力矩實現對客車橫向動力學穩定性控制。本發明基于下層附加橫擺力矩分配算法，對車輛所需要的附加橫擺力矩進行了分配落實，最終保障了客車橫向動力學的穩定性控制。

技術領域

本發明涉及車輛橫向動力學穩定性控制技術領域，特別涉及一種電驅動客車橫向動力學穩定性控制方法及裝置。

背景技術

電驅動客車具有質量大、質心高等特點，這就導致其更容易在緊急轉向等橫向運動工況中失去穩定性從而導致交通事故，因此對于電驅動客車的橫向動力學穩定性研究有著重要的意義。

針對車輛的橫向動力學穩定性，目前車輛主要使用的控制技術有主動轉向技術和差動制動技術。

對于客車，主動轉向技術可分為前輪主動轉向(AFS,Active Front Steering)技術和四輪主動轉向技術。其中四輪主動轉向受限于控制技術與車輛底盤結構，并未實現大范圍推廣；而前輪主動轉向技術因為符合原有的轉向邏輯，因此得以大量使用。AFS技術通過電子系統或者驅動電機配合行星齒輪，使得前輪在原有基礎上增加一個轉角，從而改變輪胎的側向力，最終達到施加橫擺力矩的目的。AFS技術具有實施快、作用效果明顯等優點，不過所能產生的橫擺力矩的能力有限，其大小受到輪胎與地面所能產生的最大附著力以及前輪轉角大小有關。

差動制動技術的實現是依托于車輛的制動系統，通過對車輛的不同車輪分配不同大小的制動力矩，從而對車輛產生附加橫擺力矩。目前電驅動客車的制動系統大都為氣壓電子制動系統，具備單獨控制每個車輪的制動力矩的能力。目前附加橫擺力矩分配算法有基于優化的方法和基于規則的方法。前者可以通過求解最優控制問題從而實現最優的力矩分配效果，但是其對于硬件的實時計算能力要求較高，難以推廣；而合適的基于規則的方法可以預先通過動力學計算來進行附加橫擺力矩的分配，大大降低了計算復雜度，更有利于實時運行。差動制動技術的響應速度沒有AFS快，但是其所能產生的橫擺力矩的能力更強。

因此，設計合理的附加橫擺力矩計算以及分配算法，從而聯合AFS技術與差動制動技術進行電驅動客車橫向動力學穩定性控制，對于整車的安全性有著重要意義。

發明內容

本發明旨在至少在一定程度上解決相關技術中的技術問題之一。

為此，本發明的目的在于提出一種電驅動客車橫向動力學穩定性控制方法，通過AFS技術和差動技術相結合的方法，對車輛所需要的附加橫擺力矩進行了分配落實，最終保障了客車橫向動力學的穩定性控制。

為達到上述目的，本發明實施例提出了一種電驅動客車橫向動力學穩定性控制方法，包括以下步驟：

獲取客車狀態參數，根據所述客車狀態參數構建車輛二自由度動力學模型，并基于滑模控制理論構造滑模面和滑模趨近率；

根據所述車輛二自由度動力學模型，以及所述滑模面和所述滑模趨近率，計算得到第一附加橫擺力矩；

基于前輪主動轉向方法獲取與所述第一附加橫擺力矩對應的第二附加橫擺力矩，并基于差動制動方法獲取與所述第一附加橫擺力矩對應的第三附加橫擺力矩；

通過所述第二附加橫擺力矩和所述第三附加橫擺力矩實現對客車橫向動力學穩定性控制。

另外，根據本發明上述實施例的電驅動客車橫向動力學穩定性控制方法還可以具有以下附加的技術特征：