一種用于電動(dòng)汽車(chē)的后輪獨(dú)立驅(qū)動(dòng)控制系統(tǒng)及方法
【專(zhuān)利摘要】本發(fā)明公開(kāi)了一種用于電動(dòng)汽車(chē)的后輪獨(dú)立驅(qū)動(dòng)控制系統(tǒng)及方法。它包括方向盤(pán)轉(zhuǎn)角傳感器、橫擺角速度傳感器、電子油門(mén)踏板、整車(chē)驅(qū)動(dòng)控制器、CAN通訊網(wǎng)絡(luò)、右后輪轂電機(jī)、右后輪轂電機(jī)控制器、左后輪轂電機(jī)控制器、左后輪轂電機(jī)；整車(chē)驅(qū)動(dòng)控制器通過(guò)CAN通訊網(wǎng)絡(luò)分別與方向盤(pán)轉(zhuǎn)角傳感器、橫擺角速度傳感器、電子油門(mén)踏板、右后輪轂電機(jī)控制器、左后輪轂電機(jī)控制器相連，右后輪轂電機(jī)控制器與右后輪轂電機(jī)相連，左后輪轂電機(jī)控制器與左后輪轂電機(jī)相連。本發(fā)明將電子差速和驅(qū)動(dòng)防滑結(jié)合進(jìn)行綜合控制，提出新穎的電子差速、驅(qū)動(dòng)防滑及轉(zhuǎn)矩協(xié)調(diào)控制為一體的集成驅(qū)動(dòng)控制方法，改善了后輪獨(dú)立驅(qū)動(dòng)電動(dòng)汽車(chē)在實(shí)際多種復(fù)雜工況下的操縱穩(wěn)定性和行駛安全性。
【專(zhuān)利說(shuō)明】一種用于電動(dòng)汽車(chē)的后輪獨(dú)立驅(qū)動(dòng)控制系統(tǒng)及方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于電動(dòng)汽車(chē)驅(qū)動(dòng)控制系統(tǒng)，特別是涉及一種用于電動(dòng)汽車(chē)的后輪獨(dú)立驅(qū)動(dòng)控制系統(tǒng)及方法。
【背景技術(shù)】
[0002]多輪獨(dú)立驅(qū)動(dòng)純電動(dòng)汽車(chē)有較多改善整車(chē)動(dòng)力性及穩(wěn)定性等優(yōu)勢(shì)，但是由于其對(duì)電機(jī)性能及驅(qū)動(dòng)控制系統(tǒng)要求較高，目前多見(jiàn)于概念車(chē)或是實(shí)驗(yàn)車(chē)。在多輪獨(dú)立驅(qū)動(dòng)電動(dòng)汽車(chē)整車(chē)控制的關(guān)鍵技術(shù)研究方面，雖然已有不少電子差速和驅(qū)動(dòng)防滑的相關(guān)研究，但是往往是作為單獨(dú)的控制策略進(jìn)行研究，結(jié)合一起實(shí)行綜合控制的研究較少，而在基于驅(qū)動(dòng)防滑之上的轉(zhuǎn)矩協(xié)調(diào)控制的研究更是少之又少。若差速或者驅(qū)動(dòng)防滑等這些特定控制功能不能有機(jī)統(tǒng)一起來(lái)，就不能滿(mǎn)足多輪獨(dú)立驅(qū)動(dòng)電動(dòng)汽車(chē)在實(shí)際多種復(fù)雜工況下正常行駛的要求，制約著多輪獨(dú)立驅(qū)動(dòng)電動(dòng)汽車(chē)的實(shí)際應(yīng)用與發(fā)展。因此，本發(fā)明提出集成電子差速、驅(qū)動(dòng)防滑、轉(zhuǎn)矩協(xié)調(diào)為一體的驅(qū)動(dòng)力控制方法。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明的目的是克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種用于電動(dòng)汽車(chē)的后輪獨(dú)立驅(qū)動(dòng)控制系統(tǒng)及方法。
[0004]用于電動(dòng)汽車(chē)的后輪獨(dú)立驅(qū)動(dòng)控制系統(tǒng)包括方向盤(pán)轉(zhuǎn)角傳感器、橫擺角速度傳感器、電子油門(mén)踏板、整車(chē)驅(qū)動(dòng)控制器、CAN通訊網(wǎng)絡(luò)、右后輪轂電機(jī)、右后輪轂電機(jī)控制器、左后輪轂電機(jī)控制器、左后輪轂電機(jī)；整車(chē)驅(qū)動(dòng)控制器通過(guò)CAN通訊網(wǎng)絡(luò)分別與方向盤(pán)轉(zhuǎn)角傳感器、橫擺角速度傳感器、電子油門(mén)踏板、右后輪轂電機(jī)控制器、左后輪轂電機(jī)控制器相連，右后輪轂電機(jī)控制器與右后輪轂電機(jī)相連，左后輪轂電機(jī)控制器與左后輪轂電機(jī)相連。
[0005]所述的整車(chē)驅(qū)動(dòng)控制器采用單片機(jī)，使用simulink框圖編程,再采取Real-TimeWorkshop工具產(chǎn)生C代碼來(lái)編寫(xiě)整車(chē)驅(qū)動(dòng)控制方法并經(jīng)編譯后下載到整車(chē)驅(qū)動(dòng)控制器的主控芯片中。
[0006]用于電動(dòng)汽車(chē)的后輪獨(dú)立驅(qū)動(dòng)控制方法包括:
[0007]I)位于整車(chē)驅(qū)動(dòng)控制器主控芯片中的后輪獨(dú)立驅(qū)動(dòng)控制方法包括“人-車(chē)-路”觀測(cè)與測(cè)量模塊、工況判定模塊、驅(qū)動(dòng)控制分配模塊；
[0008]2) “人-車(chē)-路”觀測(cè)與測(cè)量模塊接收輸入方向盤(pán)轉(zhuǎn)角δ s和加速踏板行程Sae至的同時(shí)，“人-車(chē)-路”觀測(cè)和測(cè)量模塊不斷采集和計(jì)算車(chē)輛及車(chē)輪的有關(guān)數(shù)據(jù)，包括后兩輪實(shí)際角速度ω3、ω4、實(shí)際轉(zhuǎn)矩T3、T4、車(chē)輛橫擺角速度Y，并實(shí)時(shí)發(fā)送數(shù)據(jù)至工況判定模塊；
[0009]3)首先通過(guò)方向盤(pán)轉(zhuǎn)角δ s判定車(chē)輛是否處于直線(xiàn)行駛狀態(tài)，若否，直接進(jìn)入驅(qū)動(dòng)控制系統(tǒng)的電子差速控制，若是，再通過(guò)驅(qū)動(dòng)輪滑轉(zhuǎn)率判定驅(qū)動(dòng)輪是否處于滑轉(zhuǎn)狀態(tài)；若判定驅(qū)動(dòng)輪處于滑轉(zhuǎn)狀態(tài)，則運(yùn)用驅(qū)動(dòng)防滑+轉(zhuǎn)矩協(xié)調(diào)控制對(duì)驅(qū)動(dòng)輪進(jìn)行控制，若否，直接由駕駛員踩下的加速踏板行程Sa。來(lái)決定電機(jī)輸出轉(zhuǎn)矩。當(dāng)車(chē)輛進(jìn)入電子差速控制時(shí)，系統(tǒng)仍實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)各個(gè)驅(qū)動(dòng)輪的滑轉(zhuǎn)率λ i，一旦出現(xiàn)單個(gè)驅(qū)動(dòng)輪或兩個(gè)驅(qū)動(dòng)輪滑轉(zhuǎn)率高于最優(yōu)滑轉(zhuǎn)率的情況，驅(qū)動(dòng)防滑和轉(zhuǎn)矩協(xié)調(diào)控制起作用，此時(shí)驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)矩分配模塊同時(shí)接收來(lái)自電子差速控制的驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)矩，及驅(qū)動(dòng)防滑+轉(zhuǎn)矩協(xié)調(diào)控制的驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)矩Trt3、T?3，選取驅(qū)動(dòng)防滑+轉(zhuǎn)矩協(xié)調(diào)控制制定的驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)矩作為驅(qū)動(dòng)電機(jī)的輸出轉(zhuǎn)矩；
[0010]4)電子差速控制模塊實(shí)現(xiàn)車(chē)輛轉(zhuǎn)向時(shí)內(nèi)外側(cè)驅(qū)動(dòng)輪的差速；首先，接收來(lái)自“人-車(chē)-路”觀測(cè)與測(cè)量模塊發(fā)送的車(chē)輛行駛速度ν和前輪內(nèi)側(cè)車(chē)輪轉(zhuǎn)向角δ ’，計(jì)算出驅(qū)動(dòng)輪左右兩輪的轉(zhuǎn)矩之差A(yù)T1:
【權(quán)利要求】
1.一種用于電動(dòng)汽車(chē)的后輪獨(dú)立驅(qū)動(dòng)控制系統(tǒng)，其特征在于包括方向盤(pán)轉(zhuǎn)角傳感器(1)、橫擺角速度傳感器(2)、電子油門(mén)踏板(3)、整車(chē)驅(qū)動(dòng)控制器(4)、CAN通訊網(wǎng)絡(luò)(5)、右后輪轂電機(jī)(6 )、右后輪轂電機(jī)控制器(7 )、左后輪轂電機(jī)控制器(8 )、左后輪轂電機(jī)(9 );整車(chē)驅(qū)動(dòng)控制器(4)通過(guò)CAN通訊網(wǎng)絡(luò)(5)分別與方向盤(pán)轉(zhuǎn)角傳感器(I)、橫擺角速度傳感器(2)、電子油門(mén)踏板(3)、右后輪轂電機(jī)控制器(7)、左后輪轂電機(jī)控制器(8)相連，右后輪轂電機(jī)控制器(7 )與右后輪轂電機(jī)(6 )相連，左后輪轂電機(jī)控制器(8 )與左后輪轂電機(jī)(9 )相連。
2.如權(quán)利要求1所述的一種用于電動(dòng)汽車(chē)的后輪獨(dú)立驅(qū)動(dòng)控制系統(tǒng)，其特征在于所述的整車(chē)驅(qū)動(dòng)控制器(4)采用單片機(jī)，使用simulink框圖編程,再采取Real-Time Workshop工具產(chǎn)生C代碼來(lái)編寫(xiě)整車(chē)驅(qū)動(dòng)控制方法并經(jīng)編譯后下載到整車(chē)驅(qū)動(dòng)控制器的主控芯片中。
3.一種使用如權(quán)利要求1所述系統(tǒng)的用于電動(dòng)汽車(chē)的后輪獨(dú)立驅(qū)動(dòng)控制方法，其特征在于包括: 1)位于整車(chē)驅(qū)動(dòng)控制器(4)主控芯片中的后輪獨(dú)立驅(qū)動(dòng)控制方法包括“人-車(chē)-路”觀測(cè)與測(cè)量模塊、工況判定模塊、驅(qū)動(dòng)控制分配模塊； 2)“人-車(chē)-路”觀測(cè)與測(cè)量模塊接收輸入方向盤(pán)轉(zhuǎn)角δ s和加速踏板行程Sa。至的同時(shí)，“人-車(chē)-路”觀測(cè)和測(cè)量模塊不斷采集和計(jì)算車(chē)輛及車(chē)輪的有關(guān)數(shù)據(jù)，包括后兩輪實(shí)際角速度ω3、ω4、實(shí)際轉(zhuǎn)矩T3、T4、車(chē)輛橫擺角速度Y，并實(shí)時(shí)發(fā)送數(shù)據(jù)至工況判定模塊； 3)首先通過(guò)方向盤(pán)轉(zhuǎn)角δs判定車(chē)輛是否處于直線(xiàn)行駛狀態(tài)，若否，直接進(jìn)入驅(qū)動(dòng)控制系統(tǒng)的電子差速控制，若是，再通過(guò)驅(qū)動(dòng)輪滑轉(zhuǎn)率判定驅(qū)動(dòng)輪是否處于滑轉(zhuǎn)狀態(tài)；若判定驅(qū)動(dòng)輪處于滑轉(zhuǎn)狀態(tài)，則運(yùn)用驅(qū)動(dòng)防滑+轉(zhuǎn)矩協(xié)調(diào)控制對(duì)驅(qū)動(dòng)輪進(jìn)行控制，若否，直接由駕駛員踩下的加速踏板行程Sa。來(lái)決定電機(jī)輸出轉(zhuǎn)矩，當(dāng)車(chē)輛進(jìn)入電子差速控制時(shí)，系統(tǒng)仍實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)各個(gè)驅(qū)動(dòng)輪的滑轉(zhuǎn)率λ ,，一旦出現(xiàn)`單個(gè)驅(qū)動(dòng)輪或兩個(gè)驅(qū)動(dòng)輪滑轉(zhuǎn)率高于最優(yōu)滑轉(zhuǎn)率的情況，驅(qū)動(dòng)防滑和轉(zhuǎn)矩協(xié)調(diào)控制起作用，此時(shí)驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)矩分配模塊同時(shí)接收來(lái)自電子差速控制的驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)矩Tri2、T?2，及驅(qū)動(dòng)防滑+轉(zhuǎn)矩協(xié)調(diào)控制的驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)矩Tri3、T?3，選取驅(qū)動(dòng)防滑+轉(zhuǎn)矩協(xié)調(diào)控制制定的驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)矩作為驅(qū)動(dòng)電機(jī)的輸出轉(zhuǎn)矩； 4)電子差速控制模塊實(shí)現(xiàn)車(chē)輛轉(zhuǎn)向時(shí)內(nèi)外側(cè)驅(qū)動(dòng)輪的差速；首先，接收來(lái)自“人-車(chē)-路”觀測(cè)與測(cè)量模塊發(fā)送的車(chē)輛行駛速度V和前輪內(nèi)側(cè)車(chē)輪轉(zhuǎn)向角S’，計(jì)算出驅(qū)動(dòng)輪左右兩輪的轉(zhuǎn)矩之差A(yù)T1:
l-K(v)δ,) AT1 =-)-4-Tt
1+ Κ(ν,δ ) 式中:AT1為內(nèi)、外輪實(shí)際所需轉(zhuǎn)矩之差，K(ν, δ ')為兩個(gè)驅(qū)動(dòng)輪的驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)矩比，Tt為駕駛員通過(guò)加速踏板給定的期望驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)矩；同時(shí)，“人-車(chē)-路”觀測(cè)與測(cè)量模塊根據(jù)駕駛員踩下的加速踏板行程Sa。確定驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)矩Tt，最后，根據(jù)驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)矩Tt及轉(zhuǎn)矩差△ T1經(jīng)過(guò)驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)矩分配模塊，分配后左右車(chē)輪的驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)矩Trt、Trr,使兩側(cè)車(chē)輪產(chǎn)生不同的轉(zhuǎn)速，實(shí)現(xiàn)電子差速功能； 5)驅(qū)動(dòng)防滑+轉(zhuǎn)矩協(xié)調(diào)控制模塊包含了針對(duì)左后輪和右后輪分別設(shè)置的驅(qū)動(dòng)防滑控制方法和轉(zhuǎn)矩協(xié)調(diào)控制方法；6)驅(qū)動(dòng)防滑模塊通過(guò)滑轉(zhuǎn)率及路面附著系數(shù)的估計(jì)、基于模糊控制的最優(yōu)滑轉(zhuǎn)率估計(jì)及基于最優(yōu)滑轉(zhuǎn)率的PI控制器設(shè)計(jì)，輸出驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)矩至轉(zhuǎn)矩協(xié)調(diào)模塊；通過(guò)下式估計(jì)滑轉(zhuǎn)率:
【文檔編號(hào)】B60L15/38GK103879307SQ201410091170
【公開(kāi)日】2014年6月25日 申請(qǐng)日期:2014年3月13日 優(yōu)先權(quán)日:2014年3月13日
【發(fā)明者】朱紹鵬, 馬浩軍, 吳志軍, 邱斌斌 申請(qǐng)人:浙江大學(xué)