一種四輪獨(dú)立驅(qū)動(dòng)、獨(dú)立轉(zhuǎn)向電動(dòng)汽車(chē)協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)的制作方法
【專(zhuān)利摘要】一種四輪獨(dú)立驅(qū)動(dòng)、獨(dú)立轉(zhuǎn)向電動(dòng)汽車(chē)協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)，包括依次相連的全局信號(hào)反饋模塊、整車(chē)控制模塊、協(xié)調(diào)控制模塊和電機(jī)控制模塊；所述整車(chē)控制模塊包括整車(chē)控制器以及與整車(chē)控制器相連的電池管理系統(tǒng)、車(chē)載照明裝置、制冷與制熱裝置。本發(fā)明中由于設(shè)置協(xié)調(diào)控制器，可以避免整車(chē)控制器設(shè)計(jì)過(guò)于復(fù)雜，提高整車(chē)控制器、協(xié)調(diào)控制器和電機(jī)控制器的實(shí)時(shí)響應(yīng)速度及運(yùn)行可靠性。協(xié)調(diào)控制器提高了四輪獨(dú)立驅(qū)動(dòng)、獨(dú)立轉(zhuǎn)向電動(dòng)汽車(chē)能量的利用效率和駕駛舒適性，并提高駕駛的安全性。實(shí)現(xiàn)了更為科學(xué)的模塊式控制，有利于電動(dòng)汽車(chē)的模塊化生產(chǎn)，促進(jìn)了電動(dòng)汽車(chē)控制器生產(chǎn)商的技術(shù)革新，從而推動(dòng)整個(gè)電動(dòng)汽車(chē)行業(yè)的發(fā)展。
【專(zhuān)利說(shuō)明】一種四輪獨(dú)立驅(qū)動(dòng)、獨(dú)立轉(zhuǎn)向電動(dòng)汽車(chē)協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于電動(dòng)汽車(chē)的整車(chē)控制領(lǐng)域，特別涉及一種四輪獨(dú)立驅(qū)動(dòng)、獨(dú)立轉(zhuǎn)向電動(dòng)汽車(chē)協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]伴隨著日益嚴(yán)重的大氣污染和能源危機(jī)，傳統(tǒng)汽車(chē)行業(yè)的可持續(xù)發(fā)展面臨的形勢(shì)越來(lái)越嚴(yán)峻。電動(dòng)車(chē)是解決上述問(wèn)題的有效途徑，得到了越來(lái)越廣泛的研究與發(fā)展。目前大部分電動(dòng)車(chē)是后兩輪或前兩輪的驅(qū)動(dòng)方式?；谀芰總鬟f效率和車(chē)體空間限制等考慮，近年來(lái)無(wú)刷直流輪轂電機(jī)四輪獨(dú)立驅(qū)動(dòng)、獨(dú)立轉(zhuǎn)向式電動(dòng)車(chē)已經(jīng)成為了國(guó)內(nèi)外研究的熱點(diǎn)。輪轂驅(qū)動(dòng)電機(jī)的出現(xiàn)改變了汽車(chē)傳統(tǒng)的驅(qū)動(dòng)方式，電機(jī)安裝在車(chē)輪的輪轂內(nèi)，其轉(zhuǎn)子為外轉(zhuǎn)子，轉(zhuǎn)矩直接輸出到車(chē)輪，舍棄了傳統(tǒng)的離合器、減速器、傳動(dòng)橋、差速器等復(fù)雜的機(jī)械部件，不僅整車(chē)重量減輕了，而且降低了機(jī)械傳動(dòng)損耗，并具有靈活的行駛特點(diǎn)。
[0003]采用四輪獨(dú)立驅(qū)動(dòng)、獨(dú)立轉(zhuǎn)向電動(dòng)汽車(chē)具有以下的顯著優(yōu)點(diǎn):
[0004](I)四個(gè)驅(qū)動(dòng)輪的驅(qū)動(dòng)電機(jī)單獨(dú)可控，為車(chē)輛的轉(zhuǎn)矩優(yōu)化分配提供了很好的條件。協(xié)調(diào)控制器可以根據(jù)車(chē)輛的行駛狀況動(dòng)態(tài)地分配各個(gè)驅(qū)動(dòng)輪間的驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)矩和轉(zhuǎn)向角，使能量流通過(guò)優(yōu)化分配到每個(gè)驅(qū)動(dòng)輪。
[0005](2)四個(gè)驅(qū)動(dòng)電機(jī)單獨(dú)可控，為現(xiàn)代電動(dòng)車(chē)的安全系統(tǒng)集成創(chuàng)造了條件，如汽車(chē)牽引控制(TCS)和汽車(chē)穩(wěn)定性系統(tǒng)(ESP)，可以在制動(dòng)力干涉之前結(jié)合驅(qū)動(dòng)力控制采取驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)矩協(xié)調(diào)干涉，通過(guò)減少制動(dòng)力在主動(dòng)安全控制中的參與范圍，起到減少能量損耗的作用。
[0006](3)轉(zhuǎn)矩分配的執(zhí)行機(jī)構(gòu)就是電機(jī)驅(qū)動(dòng)輪本身，不存在增加車(chē)輛成本、重量以及能量消耗等問(wèn)題。
[0007]但是四輪獨(dú)立驅(qū)動(dòng)、獨(dú)立轉(zhuǎn)向電動(dòng)汽車(chē)相比于其它驅(qū)動(dòng)方式的汽車(chē)，其控制量有所增加，控制系統(tǒng)也更為復(fù)雜，目前的四輪獨(dú)立驅(qū)動(dòng)、獨(dú)立轉(zhuǎn)向電動(dòng)汽車(chē)更多的研究工作主要集中在驅(qū)動(dòng)電機(jī)的控制、差速控制問(wèn)題以及整車(chē)控制器的設(shè)計(jì)等方面。而沒(méi)有對(duì)眾多控制量的整車(chē)控制系統(tǒng)進(jìn)行相關(guān)的優(yōu)化設(shè)計(jì)。傳統(tǒng)電動(dòng)汽車(chē)的控制系統(tǒng)大多采用整車(chē)控制器加電機(jī)控制器的控制方案，其中整車(chē)控制器既要處理車(chē)載照明和制冷與制熱裝置開(kāi)關(guān)、電池管理、再生制動(dòng)系統(tǒng)等一系列輔助功能，又要接受駕駛員指令集對(duì)電動(dòng)汽車(chē)的運(yùn)行進(jìn)行實(shí)時(shí)控制，這樣不僅使得整車(chē)控制器結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)復(fù)雜，控制策略相對(duì)繁瑣，還有可能引起駕駛員的實(shí)時(shí)操作響應(yīng)延遲，整車(chē)的控制性能變差，這就阻礙了整個(gè)電動(dòng)汽車(chē)行業(yè)的進(jìn)一步發(fā)展。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0008]為了克服上述現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明的目的是提供一種四輪獨(dú)立驅(qū)動(dòng)、獨(dú)立轉(zhuǎn)向電動(dòng)汽車(chē)協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)，提高能量利用效率和駕駛的舒適性，并提高四輪獨(dú)立驅(qū)動(dòng)、獨(dú)立轉(zhuǎn)向電動(dòng)汽車(chē)駕駛的安全性。
[0009]為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用如下的技術(shù)方案:[0010]本發(fā)明包括依次相連的全局信號(hào)反饋模塊、整車(chē)控制模塊、協(xié)調(diào)控制模塊和電機(jī)控制|吳塊；
[0011]所述整車(chē)控制模塊包括整車(chē)控制器以及與整車(chē)控制器相連的電池管理系統(tǒng)、車(chē)載照明裝置、制冷與制熱裝置；其中，整車(chē)控制器的輸入端與全局信號(hào)反饋模塊的輸出端相連，整車(chē)控制器的輸出端與協(xié)調(diào)控制模塊的輸入端相連；
[0012]所述協(xié)調(diào)控制模塊包括協(xié)調(diào)控制器以及分別與協(xié)調(diào)控制器相連的駕駛員指令集和再生制動(dòng)系統(tǒng)，其中，協(xié)調(diào)控制器有兩個(gè)輸入端和兩個(gè)輸出端，一個(gè)輸入端與整車(chē)控制器相連，另一個(gè)輸入端分別與制動(dòng)傳感器、第一加速傳感器、換擋位置傳感器和轉(zhuǎn)向角度傳感器相連，制動(dòng)傳感器、第一加速傳感器、換擋位置傳感器和轉(zhuǎn)向角度傳感器檢測(cè)駕駛員指令集中指令信號(hào)，并將信號(hào)發(fā)送給協(xié)調(diào)控制器，協(xié)調(diào)控制器的一個(gè)輸出端與電機(jī)控制模塊相連，另一個(gè)輸出端與再生制動(dòng)系統(tǒng)相連。
[0013]所述電機(jī)控制模塊包括四組分別控制四個(gè)車(chē)輪的電機(jī)控制系統(tǒng)，每組電機(jī)控制系統(tǒng)包括一個(gè)電機(jī)控制器和由電機(jī)控制器控制的一個(gè)車(chē)輪電機(jī)，每個(gè)車(chē)輪電機(jī)通過(guò)局部信號(hào)反饋模塊將每個(gè)車(chē)輪電機(jī)的溫度、轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)矩信號(hào)發(fā)送給相應(yīng)的電機(jī)控制器；每個(gè)電機(jī)控制器均和協(xié)調(diào)控制器相連。
[0014]所述局部信號(hào)反饋模塊包括溫度傳感器、速度傳感器、轉(zhuǎn)矩傳感器。
[0015]所述全局信號(hào)反饋模塊包括采集車(chē)輛行駛信息的車(chē)輪轉(zhuǎn)速傳感器、轉(zhuǎn)向角度傳感器、橫擺角速度傳感器、縱向加速傳感器和橫向加速傳感器。
[0016]當(dāng)駕駛員指令集發(fā)出制動(dòng)控制指令時(shí)，制動(dòng)傳感器檢測(cè)到控制指令的信號(hào)后，將信號(hào)傳遞給協(xié)調(diào)控制器，協(xié)調(diào)控制器調(diào)用再生制動(dòng)系統(tǒng)對(duì)電動(dòng)汽車(chē)進(jìn)行制動(dòng)。
[0017]相對(duì)于現(xiàn)有技術(shù)，本發(fā)明具有的有益效果:
[0018]本發(fā)明通過(guò)對(duì)整車(chē)控制器功能的再劃分，設(shè)置整車(chē)控制模塊、協(xié)調(diào)控制模塊、電機(jī)控制模塊和全局信號(hào)反饋模塊，使得整車(chē)控制器能夠起到統(tǒng)領(lǐng)全車(chē)控制的作用，同時(shí)將對(duì)車(chē)輛控制實(shí)時(shí)性要求強(qiáng)的獨(dú)立轉(zhuǎn)矩和轉(zhuǎn)向角控制部分分離到協(xié)調(diào)控制器中。本發(fā)明中整車(chē)控制器是實(shí)現(xiàn)電動(dòng)汽車(chē)整車(chē)控制性能的關(guān)鍵，整車(chē)控制器主要負(fù)責(zé)接收車(chē)載傳感器的信號(hào)，計(jì)算出當(dāng)前車(chē)輛的運(yùn)行狀況，并將信息發(fā)送到協(xié)調(diào)控制器中，由協(xié)調(diào)控制器負(fù)責(zé)車(chē)輛具體的控制指令的分配，這樣就將傳統(tǒng)的整車(chē)控制器對(duì)車(chē)輛的實(shí)時(shí)驅(qū)動(dòng)與轉(zhuǎn)矩的控制功能合理地分離開(kāi)來(lái)，實(shí)現(xiàn)了更為科學(xué)的模塊式控制，有利于電動(dòng)汽車(chē)的模塊化生產(chǎn)，使得整車(chē)控制模塊可以更好地綜合處理一系列車(chē)載控制系統(tǒng)，促進(jìn)了電動(dòng)汽車(chē)控制器生產(chǎn)商的技術(shù)革新，從而推動(dòng)整個(gè)電動(dòng)汽車(chē)行業(yè)的發(fā)展。
[0019]本發(fā)明中由于設(shè)置了協(xié)調(diào)控制器，可以避免整車(chē)控制器的設(shè)計(jì)過(guò)于復(fù)雜，提高整車(chē)控制器、協(xié)調(diào)控制器和電機(jī)控制器的實(shí)時(shí)響應(yīng)速度及運(yùn)行可靠性。協(xié)調(diào)控制器可以根據(jù)四輪獨(dú)立驅(qū)動(dòng)、獨(dú)立轉(zhuǎn)向電動(dòng)汽車(chē)的行駛狀況動(dòng)態(tài)地對(duì)四輪的驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)矩和轉(zhuǎn)向角進(jìn)行優(yōu)化分配，使能量流通過(guò)優(yōu)化后分配到每個(gè)驅(qū)動(dòng)輪，提高能量利用效率和駕駛舒適性，還可以在制動(dòng)力干涉之前結(jié)合驅(qū)動(dòng)力控制采取驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)矩協(xié)調(diào)干涉，減少制動(dòng)力在主動(dòng)安全控制中的參與范圍，最大限度地減少能量損耗，并提高四輪獨(dú)立驅(qū)動(dòng)、獨(dú)立轉(zhuǎn)向電動(dòng)汽車(chē)駕駛的安全性。
[0020]本發(fā)明中協(xié)調(diào)控制器介于整車(chē)控制器與電機(jī)控制器之間，接收整車(chē)控制器指令和駕駛員指令，根據(jù)一定的控制策略，計(jì)算出當(dāng)前合適的轉(zhuǎn)矩和轉(zhuǎn)向角并向每個(gè)電機(jī)控制器發(fā)出獨(dú)立轉(zhuǎn)矩和獨(dú)立轉(zhuǎn)向角的分配指令。在傳統(tǒng)的車(chē)輛主動(dòng)安全控制系統(tǒng)如ABS (防抱死剎車(chē)系統(tǒng))和ESP (車(chē)身電子穩(wěn)定系統(tǒng))起作用之前，協(xié)調(diào)控制器可以根據(jù)車(chē)輛的實(shí)際運(yùn)行情況，采用驅(qū)動(dòng)力優(yōu)化方法來(lái)提高車(chē)輛的各種性能，如轉(zhuǎn)向性能、加速性能、主動(dòng)安全性能等。[0021 ] 進(jìn)一步的，本發(fā)明中電機(jī)控制器接收到協(xié)調(diào)控制器發(fā)出的獨(dú)立轉(zhuǎn)矩和獨(dú)立轉(zhuǎn)向角控制指令后，四個(gè)電機(jī)控制器分別對(duì)四個(gè)車(chē)輪的驅(qū)動(dòng)電機(jī)實(shí)現(xiàn)獨(dú)立轉(zhuǎn)矩和獨(dú)立轉(zhuǎn)向角的控制，并通過(guò)局部信號(hào)反饋實(shí)現(xiàn)對(duì)車(chē)輛的精確控制。
【專(zhuān)利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0022]圖1是本發(fā)明的四輪獨(dú)立驅(qū)動(dòng)、獨(dú)立轉(zhuǎn)向電動(dòng)汽車(chē)協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0023]其中:1 -整車(chē)控制器；2 -協(xié)調(diào)控制器；3 -第一電機(jī)控制器；4 -第二電機(jī)控制器；5 -第三電機(jī)控制器；6 -第四電機(jī)控制器；7 -左前輪電機(jī)；8 -右前輪電機(jī)；9 -左后輪電機(jī)；10 -右后輪電機(jī)；11 -溫度傳感器；12 -速度傳感器；13 -轉(zhuǎn)矩傳感器；14 -車(chē)輛信號(hào)；15 -車(chē)輪轉(zhuǎn)速傳感器；16 -轉(zhuǎn)向角度傳感器；17 -橫擺角速度傳感器；18 -縱向加速傳感器；19 -橫向加速傳感器；20 -電池管理系統(tǒng)；21 -車(chē)載照明裝置；22 -制冷與制熱裝置；23 -其他車(chē)載系統(tǒng)；24 -駕駛員指令集；25 -制動(dòng)傳感器；26 -第一加速傳感器；27 -換擋位置傳感器；28 -轉(zhuǎn)向角度傳感器；29 -再生制動(dòng)系統(tǒng)。
【具體實(shí)施方式】
[0024]下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明。
[0025]參見(jiàn)圖1，本發(fā)明包括依次相連的全局信號(hào)反饋模塊、整車(chē)控制模塊、協(xié)調(diào)控制模塊和電機(jī)控制模塊；所述整車(chē)控制模塊包括整車(chē)控制器I以及與整車(chē)控制器I相連的電池管理系統(tǒng)20、車(chē)載照明裝置21、制冷與制熱裝置22和其他車(chē)載系統(tǒng)23 (比如:雨刷控制系統(tǒng));其中，整車(chē)控制器I的輸入端與全局信號(hào)反饋模塊的輸出端相連，整車(chē)控制器I的輸出端與協(xié)調(diào)控制模塊的輸入端相連。
[0026]所述協(xié)調(diào)控制模塊包括協(xié)調(diào)控制器2，以及分別與協(xié)調(diào)控制器2相連的制動(dòng)傳感器25、第一加速傳感器26、換擋位置傳感器27和轉(zhuǎn)向角度傳感器28相連和再生制動(dòng)系統(tǒng)29，其中，協(xié)調(diào)控制器2有兩個(gè)輸入端和兩個(gè)輸出端，一個(gè)輸入端與整車(chē)控制器I相連，另一個(gè)輸入端分別與制動(dòng)傳感器25、第一加速傳感器26、換擋位置傳感器27和轉(zhuǎn)向角度傳感器28相連，制動(dòng)傳感器25、第一加速傳感器26、換擋位置傳感器27和轉(zhuǎn)向角度傳感器28檢測(cè)駕駛員指令集24中指令信號(hào)，并將信號(hào)發(fā)送給協(xié)調(diào)控制器2，協(xié)調(diào)控制器2的一個(gè)輸出端與電機(jī)控制模塊相連，另一個(gè)輸出端與再生制動(dòng)系統(tǒng)29相連。
[0027]當(dāng)駕駛員指令集24發(fā)出制動(dòng)控制指令時(shí)，制動(dòng)傳感器25檢測(cè)到相應(yīng)信號(hào)后，制動(dòng)傳感器25將信號(hào)發(fā)送給協(xié)調(diào)控制器2，協(xié)調(diào)控制器2再調(diào)用再生制動(dòng)系統(tǒng)29對(duì)電動(dòng)汽車(chē)進(jìn)行制動(dòng)。當(dāng)駕駛員指令集發(fā)出加速的指令時(shí)，第一加速傳感器26檢測(cè)到信號(hào)后，發(fā)送給協(xié)調(diào)控制器2，駕駛員指令集發(fā)出換擋的指令時(shí)，換擋位置傳感器27檢測(cè)到信號(hào)后，發(fā)送給協(xié)調(diào)控制器2，駕駛員指令集發(fā)出轉(zhuǎn)向的指令時(shí)，轉(zhuǎn)向角度傳感器28檢測(cè)到信號(hào)后，發(fā)送給協(xié)調(diào)控制器2。
[0028]所述電機(jī)控制模塊包括四組分別控制四個(gè)車(chē)輪的電機(jī)控制系統(tǒng)，每組電機(jī)控制系統(tǒng)包括一個(gè)電機(jī)控制器和由該電機(jī)控制器控制的車(chē)輪電機(jī)，每個(gè)車(chē)輪電機(jī)通過(guò)安裝在車(chē)輪電機(jī)上的溫度傳感器11、速度傳感器12、轉(zhuǎn)矩傳感器13將電機(jī)的溫度、轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)矩信號(hào)發(fā)送給相應(yīng)的電機(jī)控制器；每個(gè)車(chē)輪電機(jī)上均安裝有溫度傳感器11、速度傳感器12和轉(zhuǎn)矩傳感器13，安裝在四個(gè)車(chē)輪電機(jī)上的四組溫度傳感器11、速度傳感器12和轉(zhuǎn)矩傳感器13組成局部信號(hào)反饋模塊；電機(jī)控制模塊中四組電機(jī)控制系統(tǒng)具體為:第一組包括第一電機(jī)控制器3和左前輪電機(jī)7，第一電機(jī)控制器3控制左前輪電機(jī)7 ;第二組包括第二電機(jī)控制器
4和右前輪電機(jī)8，第二電機(jī)控制器4控制右前輪電機(jī)8，第三組包括第三電機(jī)控制器5和左后輪電機(jī)9，第三電機(jī)控制器5控制左后輪電機(jī)9，第四組包括第四電機(jī)控制器6和右后輪電機(jī)10，第四電機(jī)控制器6控制右后輪電機(jī)10。第一電機(jī)控制器3、第二電機(jī)控制器4、第三電機(jī)控制器5、第四電機(jī)控制器6均和協(xié)調(diào)控制器2相連。
[0029]所述全局信號(hào)反饋模塊包括采集車(chē)輛信號(hào)的車(chē)輪轉(zhuǎn)速傳感器15、轉(zhuǎn)向角度傳感器16、橫擺角速度傳感器17、縱向加速傳感器18和橫向加速傳感器19。
[0030]本發(fā)明中全局信號(hào)反饋模塊將全車(chē)的車(chē)載運(yùn)行狀態(tài)信號(hào)通過(guò)一系列傳感器進(jìn)行采集，并發(fā)送給整車(chē)控制器，整車(chē)控制器再進(jìn)行內(nèi)部運(yùn)算，得出當(dāng)前車(chē)輛的運(yùn)行狀況信息，作為協(xié)調(diào)控制器輸入的一部分。
[0031]電機(jī)控制器對(duì)四個(gè)車(chē)輪的控制信息包括四個(gè)驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)矩控制量和四個(gè)轉(zhuǎn)向角控制量，在接受到協(xié)調(diào)控制器發(fā)出的獨(dú)立轉(zhuǎn)矩和轉(zhuǎn)向角的控制指令后，執(zhí)行對(duì)車(chē)輛的具體控制，并采用局部信號(hào)反饋模塊進(jìn)行局部信號(hào)(四個(gè)車(chē)輪電機(jī)的溫度、轉(zhuǎn)速和扭矩)反饋以實(shí)現(xiàn)更為精確的控制。
[0032]本發(fā)明的工作過(guò)程:本發(fā)明中車(chē)輪轉(zhuǎn)速傳感器15、轉(zhuǎn)向角度傳感器16、橫擺角速度傳感器17、縱向加速傳感器18和橫向加速傳感器19采集車(chē)輛信號(hào)14 (即車(chē)載運(yùn)行狀態(tài)信號(hào))，并將車(chē)輛信號(hào)傳輸?shù)秸?chē)控制器I中，整車(chē)控制器I經(jīng)過(guò)內(nèi)部運(yùn)算得出當(dāng)前車(chē)輛的運(yùn)行狀況信息，并將該信息傳遞給協(xié)調(diào)控制器2，協(xié)調(diào)控制器同時(shí)接收制動(dòng)傳感器25、第一加速傳感器26、換擋位置傳感器27和轉(zhuǎn)向角度傳感器28發(fā)出的信號(hào)，制動(dòng)傳感器25、第一加速傳感器26、換擋位置傳感器27和轉(zhuǎn)向角度傳感器28監(jiān)測(cè)駕駛員指令集發(fā)出的指令信號(hào)，協(xié)調(diào)控制器在接收到整車(chē)控制器I的信息和相應(yīng)傳感器的信號(hào)后，由協(xié)調(diào)控制器生產(chǎn)商設(shè)計(jì)的內(nèi)部控制策略，實(shí)時(shí)計(jì)算出當(dāng)前合適的轉(zhuǎn)矩和轉(zhuǎn)向角并向每個(gè)電機(jī)控制器發(fā)出獨(dú)立轉(zhuǎn)矩和獨(dú)立轉(zhuǎn)向角的分配指令。四個(gè)電機(jī)控制器接收到協(xié)調(diào)控制器發(fā)出的獨(dú)立轉(zhuǎn)矩和獨(dú)立轉(zhuǎn)向角控制指令后，分別對(duì)四個(gè)車(chē)輪的驅(qū)動(dòng)電機(jī)實(shí)現(xiàn)獨(dú)立轉(zhuǎn)矩和獨(dú)立轉(zhuǎn)向角的控制，并通過(guò)局部信號(hào)反饋實(shí)現(xiàn)對(duì)車(chē)輛的精確控制。
[0033]本發(fā)明的協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)是在傳統(tǒng)的整車(chē)控制器加電機(jī)控制器模式的基礎(chǔ)上增加了一個(gè)協(xié)調(diào)控制器，此協(xié)調(diào)控制器介于整車(chē)控制器與電機(jī)控制器之間。其中，整車(chē)控制器是實(shí)現(xiàn)整車(chē)控制性能的關(guān)鍵，主要負(fù)責(zé)接收車(chē)輛信號(hào)，這些反饋的車(chē)輛信號(hào)通過(guò)整車(chē)控制器運(yùn)算出當(dāng)前車(chē)輛的運(yùn)行狀況并將其發(fā)送給協(xié)調(diào)控制器。協(xié)調(diào)控制器的作用主要是接受駕駛員輸入的指令集，并結(jié)合整車(chē)控制器發(fā)送的車(chē)輛運(yùn)行狀況信息，通過(guò)控制策略計(jì)算出當(dāng)前合適的轉(zhuǎn)矩和轉(zhuǎn)向角并向四個(gè)車(chē)輪電機(jī)控制器發(fā)出控制指令。同時(shí)協(xié)調(diào)控制器采用驅(qū)動(dòng)力優(yōu)化方法來(lái)提高車(chē)輛的各種性能，如轉(zhuǎn)向性能、加速性能、主動(dòng)安全性能等，并且協(xié)調(diào)控制器還負(fù)責(zé)車(chē)輛的再生控制系統(tǒng)，即在車(chē)輛剎車(chē)時(shí)，可以根據(jù)當(dāng)前情況合理分配各個(gè)電機(jī)的轉(zhuǎn)矩來(lái)減緩車(chē)速，甚至采取反轉(zhuǎn)矩運(yùn)動(dòng)將車(chē)輛多余的機(jī)械能轉(zhuǎn)換成電能進(jìn)行儲(chǔ)存，這樣就減少了車(chē)輛剎車(chē)時(shí)能量的損耗問(wèn)題。[0034]本發(fā)明將傳統(tǒng)的整車(chē)控制器中復(fù)雜的實(shí)時(shí)驅(qū)動(dòng)與轉(zhuǎn)矩的控制分離出來(lái)，實(shí)現(xiàn)了模塊式的控制，有利于電動(dòng)汽車(chē)的模塊化生產(chǎn)，同時(shí)促進(jìn)了電動(dòng)汽車(chē)控制器生產(chǎn)商的技術(shù)革新，從而推動(dòng)整個(gè)電動(dòng)汽車(chē)行業(yè)的發(fā)展。利用本發(fā)明的協(xié)調(diào)控制器可以避免整車(chē)控制器設(shè)計(jì)過(guò)于復(fù)雜，提高整車(chē)控制器、協(xié)調(diào)控制器和電機(jī)控制器的實(shí)時(shí)響應(yīng)速度及運(yùn)行可靠性。協(xié)調(diào)控制器可以根據(jù)四輪獨(dú)立驅(qū)動(dòng)、獨(dú)立轉(zhuǎn)向電動(dòng)汽車(chē)的行駛狀況動(dòng)態(tài)地對(duì)四輪的驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)矩和轉(zhuǎn)向角進(jìn)行優(yōu)化分配，使能量流通過(guò)優(yōu)化后分配到每個(gè)驅(qū)動(dòng)輪，提高能量利用效率和駕駛的舒適性，還可以在制動(dòng)力干涉之前結(jié)合驅(qū)動(dòng)力控制采取驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)矩協(xié)調(diào)干涉，減少制動(dòng)力在主動(dòng)安全控制中的參與范圍，最大限度地減少能量損耗，并提高四輪獨(dú)立驅(qū)動(dòng)、獨(dú)立轉(zhuǎn)向電動(dòng)汽車(chē)駕駛的安全性。
【權(quán)利要求】
1.一種四輪獨(dú)立驅(qū)動(dòng)、獨(dú)立轉(zhuǎn)向電動(dòng)汽車(chē)協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)，其特征在于，包括依次相連的全局信號(hào)反饋模塊、整車(chē)控制模塊、協(xié)調(diào)控制模塊和電機(jī)控制模塊； 所述整車(chē)控制模塊包括整車(chē)控制器(I)以及與整車(chē)控制器(I)相連的電池管理系統(tǒng)(20)、車(chē)載照明裝置(21)、制冷與制熱裝置(22);其中，整車(chē)控制器(I)的輸入端與全局信號(hào)反饋模塊的輸出端相連，整車(chē)控制器(I)的輸出端與協(xié)調(diào)控制模塊的輸入端相連； 所述協(xié)調(diào)控制模塊包括協(xié)調(diào)控制器(2)以及分別與協(xié)調(diào)控制器(2)相連的制動(dòng)傳感器(25)、第一加速傳感器(26)、換擋位置傳感器(27)、轉(zhuǎn)向角度傳感器(28)和再生制動(dòng)系統(tǒng)(29)，其中，協(xié)調(diào)控制器(2)有兩個(gè)輸入端和兩個(gè)輸出端，一個(gè)輸入端與整車(chē)控制器(I)相連，另一個(gè)輸入端分別與制動(dòng)傳感器(25)、第一加速傳感器(26)、換擋位置傳感器(27)和轉(zhuǎn)向角度傳感器(28)相連，制動(dòng)傳感器(25)、第一加速傳感器(26)、換擋位置傳感器(27)和轉(zhuǎn)向角度傳感器(28)檢測(cè)駕駛員指令集(24)中指令信號(hào)，并將信號(hào)發(fā)送給協(xié)調(diào)控制器(2),協(xié)調(diào)控制器(2)的一個(gè)輸出端與電機(jī)控制模塊相連，另一個(gè)輸出端與再生制動(dòng)系統(tǒng)(29)相連。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種四輪獨(dú)立驅(qū)動(dòng)、獨(dú)立轉(zhuǎn)向電動(dòng)汽車(chē)協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)，其特征在于，所述電機(jī)控制模塊包括四組分別控制四個(gè)車(chē)輪的電機(jī)控制系統(tǒng)，每組電機(jī)控制系統(tǒng)包括一個(gè)電機(jī)控制器和由電機(jī)控制器控制的一個(gè)車(chē)輪電機(jī)，每個(gè)車(chē)輪電機(jī)通過(guò)局部信號(hào)反饋模塊將每個(gè)車(chē)輪電機(jī)的溫度、轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)矩信號(hào)發(fā)送給相應(yīng)的電機(jī)控制器；每個(gè)電機(jī)控制器均和協(xié)調(diào)控制器(2)相連。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種四輪獨(dú)立驅(qū)動(dòng)、獨(dú)立轉(zhuǎn)向電動(dòng)汽車(chē)協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)，其特征在于，所述局部信號(hào)反饋模塊包括溫度傳感器(11 )、速度傳感器(12)、轉(zhuǎn)矩傳感器(13)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種四輪獨(dú)立驅(qū)動(dòng)、獨(dú)立轉(zhuǎn)向電動(dòng)汽車(chē)協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)，其特征在于，所述全局信號(hào)反饋模塊包括采集車(chē)輛行駛信息的車(chē)輪轉(zhuǎn)速傳感器(15)、轉(zhuǎn)向角度傳感器(16)、橫擺角速度傳感器(17)、縱向加速傳感器(18)和橫向加速傳感器(19)。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種四輪獨(dú)立驅(qū)動(dòng)、獨(dú)立轉(zhuǎn)向電動(dòng)汽車(chē)協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)，其特征在于，當(dāng)駕駛員指令集(24)發(fā)出制動(dòng)控制指令時(shí)，制動(dòng)傳感器(25)檢測(cè)到控制指令的信號(hào)后，將信號(hào)發(fā)送給協(xié)調(diào)控制器(2)，協(xié)調(diào)控制器(2)再調(diào)用再生制動(dòng)系統(tǒng)(29)對(duì)電動(dòng)汽車(chē)進(jìn)行制動(dòng)。
【文檔編號(hào)】B60W30/18GK103434506SQ201310332607
【公開(kāi)日】2013年12月11日 申請(qǐng)日期:2013年8月1日 優(yōu)先權(quán)日:2013年8月1日
【發(fā)明者】張東升, 周進(jìn), 梅雪松, 盛曉超, 陳航科 申請(qǐng)人:西安交通大學(xué)