[發明專利]一種基于AFS和DYC的輪轂式電動汽車協調控制方法

在審

• 申請號: 202211222650.1
• 申請日: 2022-10-08
• 公開（公告）號: CN115520176A
• 公開（公告）日: 2022-12-27
• 發明（設計）人: 丁世宏;郭劍鋒;劉陸;馬莉
• 申請（專利權）人: 江蘇大學
• 主分類號: B60W30/045
• 分類號: B60W30/045;B60W30/02;B60W50/00
• 代理公司: 南京智造力知識產權代理有限公司 32382
• 代理人: 胡德水

本發明公開了一種基于AFS和DYC的輪轂式電動汽車協調控制方法，屬于電動汽車控制領域，該裝置主要含質心側偏角觀測模塊、側向加速度傳感器、狀態辨識模塊、AFS模塊、DYC模塊以及協調控制模塊。主要步驟：1、質心側偏角觀測模塊和側向加速度傳感器將車輛狀態信息傳遞至狀態辨識模塊；2、狀態辨識模塊根據收集的狀態信息，劃分車輛行駛區域；3、協調控制模塊根據狀態辨識模塊的判定結果，設計AFS控制器和DYC控制器的權重分配方案。本發明的主要優點有：其一，將質心側偏角和側向加速度兩種變量同時納入到車輛行駛狀態判定之中；其二，協調控制策略不僅保證車輛安全穩定性，還能提升乘坐舒適性。

技術領域

本發明涉及輪轂式電動汽車的底盤協調控制，特別涉及車輛行駛狀態判定和AFS控制器、DYC控制器的協調權重設計，屬于汽車主動安全控制領域。

背景技術

眾所周知，車輛主動安全系統在減少交通事故中扮演十分重要的角色，能夠在車輛快要失去控制之前，主要進行干預。近些年來，隨著電子技術的發展，各種新技術不斷應用到汽車上以提高其行駛安全性，如AFS、DYC、ESP等，它們都是通過控制汽車的側向力來實現對橫擺運動的控制。

主動前輪轉向系統(AFS)是指在車輛輪胎側向力的線性范圍內，通過產生不依賴于方向盤轉角的附加前輪轉角，改變車輛的側向力，提高轉向穩定性。然而，AFS在輪胎側向力達到極限值之后的控制效果是有限的，這時需要借助其他主動安全控制系統。

直接橫擺力矩控制(DYC)是一種車輛橫向穩定性的控制方法，借助于駕駛員操縱信號以及車輛狀態信息，然后利用左右輪之間驅動力或者制動力的差異，以此產生的附加橫擺力矩來提高轉彎過程的穩定性。盡管DYC在極限工況下依然可以保持較好的控制能力，但是會對車輛的縱向運動產生較大影響，造成車速降低，影響乘車舒適性等問題。

發明內容

為了解決電動汽車AFS和DYC的協調控制問題，本發明提出了一種基于AFS和DYC的輪轂式電動汽車協調控制裝置，來解決AFS和DYC之間相互耦合的問題，該裝置可以最大程度發揮各子系統的功能，不僅提高了車輛行駛在極端工況下穩定性，還增加了乘客的乘車舒適性。

本發明的技術方案包括以下部分：

一種基于AFS和DYC的輪轂式電動汽車協調控制裝置，該裝置主要含質心側偏角觀測模塊、側向加速度傳感器、狀態辨識模塊、AFS模塊、DYC模塊以及協調控制模塊，其中，

質心側偏角觀測模塊：用于實時觀測質心側偏角的值，并將質心側偏角及其導數的值發送到狀態辨識模塊；

側向加速度傳感器：用于采集檢測車輛的實際側向加速度，并將其值發送到狀態辨識模塊；

狀態辨識模塊：將收集到的質心側偏角及其導數的值和側向加速度的值進行分析，并根據上述狀態變量對車輛行駛區域進行判定劃分；

協調控制模塊：根據狀態辨識模塊劃分的結果，對AFS控制器和DYC控制器的兩者權重進行設計；

AFS模塊：提供一個獨立于駕駛員之外的附加前輪轉向角；

DYC模塊：將附加橫擺力矩轉化為制動/驅動力矩分配給四輪。

進一步，一種基于AFS和DYC的輪轂式電動汽車協調控制裝置，包括以下步驟：

步驟1、構建車輛線性二自由度車輛動力學模型，根據實際橫擺角速度與其理想值的誤差，設計一種基于擾動觀測的主動前輪轉向二階滑模控制器；

步驟2、構建車輛非線性七自由度車輛動力學模型，根據實際橫擺角速度與其理想值的誤差，設計一種新的自適應超螺旋直接橫擺力矩滑模控制器；

步驟3、構建參數性能指標分析模塊，將狀態觀測器觀測的實際質心側偏角及其導數的值以及側向加速度傳感器獲取的實時值傳遞至狀態辨識模塊；