电动轮驱动汽车的试验样车及驱动稳定性控制方法技术

本发明专利技术公开了一种电动轮驱动汽车的试验样车及驱动稳定性控制方法，其中，电动轮驱动汽车的试验样车，包括车身、转向盘、独立悬架和电动车轮总成，在车身上设有轮速传感器、转向盘转角传感器、陀螺仪和控制系统，所述控制系统包括传感器信号处理器、路面状态估计器、CAN总线、电子差速控制器、横摆力矩控制器、驱动防滑控制器、转矩协调分配器、以及车辆行驶状态估计系统；该驱动稳定性控制方法，包括如下步骤：A）对车辆行驶状态进行计算及判断，B）驱动防滑控制，C）电子差速控制，D）横摆力矩控制。本发明专利技术能实现四轮独立驱动、独立转向，且可通过该试验样车验证电动轮驱动汽车的各种控制方法。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及电动轮汽车领域，尤其涉及一种电动轮驱动汽车的试验样车及驱动稳定性控制方法。
技术介绍
随着石油资源的枯竭，汽车领域开始探索新的能源驱动的汽车，电动汽车应运而生。在电动汽车的探索过程中，电动轮驱动电动汽车成为了新能源汽车发展的一个重要组成部分。电动轮汽车采用多个独立驱动的轮毂电机作为动力来源，与传统汽车以及电动汽车相比，取消了复杂的机械传动系统，大大提高了传动效率，简化了底盘结构，增大了车身空间，有利于实现底盘的电子化和主动化，对提高车辆的稳定性、动力性、平顺性具有积极的意义。电动轮驱动电动汽车的控制方法多种多样，但对于控制方法的验证大多为虚拟仿真方法，该方法并不能满足控制方法验证的现实需求。由于电动轮驱动电动汽车的控制系统非常复杂，由于车轮独立驱动，电机驱动转矩的控制协调就显得尤为重要，并且对驱动稳定性提出了较高的要求。当前对于电动轮驱动电动汽车的驱动稳定性控制主要有驱动防滑控制、直接横摆力矩控制、电子差速控制、制动防抱死控制等；但单独的控制方法都有其控制盲区以及缺陷，驱动防滑控制是以控制驱动轮的滑转率在最优滑转率附近为目标，当驱动轮滑转率过大时，控制系统控制发生滑转的车轮降低转矩，但这样一来就造成了左右侧车轮的驱动力不同，形成了不稳定的横摆力矩，并且降低了汽车的动力性，而且不同的路面状况，对应不同的最优滑转率和最大附着率，如果不对路面状况进行预估，则无法得到最优的控制结果；横摆力矩控制通过增加或降低驱动轮的转矩，达到平衡横摆力矩的目的，但是电机转矩在不同行驶工况下的转矩裕度是不同的，当横摆力矩控制增加的转矩超出电机转矩峰值时，则达不到平衡横摆力矩的目的，尤其是当车辆行驶在较高车速下，电机转矩较大时；电子差速控制是保证非转向轮在车辆转向时，左右两侧车轮滑转率相同，但并不能保证滑转率最优控制；同时，如果车辆上配备了较多的控制系统，系统之间可能产生冲突干扰，主要体现在传感器信号的干扰和控制目标的耦合等。因此，如何提供一种集成驱动防滑控制、直接横摆力矩控制、电子差速控制的驱动稳定性控制方法，已成为本领域技术人员急需解决的技术问题。
技术实现思路
针对现有技术存在的上述不足，本专利技术的目的在于提供一种电动轮驱动汽车的试验样车及驱动稳定性控制方法，能实现四轮独立驱动、独立转向，在汽车行驶过程中，控制方法能够全程进行驱动防滑控制，并通过横摆力矩控制改善驱动防滑控制时的不稳定横摆力矩，针对不同滑转工况，根据电机转矩裕度，制定不同控制策略，在汽车中低速行驶时保证驱动防滑发生作用时的动力性，在汽车高速行驶时保证驱动防滑发生作用时的稳定性，在转向过程中，在电子差速控制的同时进行驱动防滑控制；且可通过该试验样车验证电动轮驱动汽车的各种控制方法。为了解决上述技术问题，本专利技术采用的技术方案是这样的：一种电动轮驱动汽车的试验样车，包括车身、转向盘、独立悬架和电动车轮总成，所述电动车轮总成为4个，其包括车轮、轮毂电机、以及电磁制动器，4个电动车轮总成分别通过一独立悬架与车身相连，其中，在独立悬架上安装有转向电机，电动车轮总成通过转向轴与转向电机相连；在车身上设有轮速传感器、转向盘转角传感器、陀螺仪和控制系统，所述轮速传感器为4个，分别安装于4个电动车轮总成上；其特征在于：所述控制系统包括传感器信号处理器、路面状态估计器、CAN总线、电子差速控制器、横摆力矩控制器、驱动防滑控制器、转矩协调分配器、以及车辆行驶状态估计系统；其中，所述轮速传感器、转向盘转角传感器、陀螺仪均与传感器信号处理器相连；所述传感器信号处理器、路面状态估计器、电子差速控制器、横摆力矩控制器、驱动防滑控制器、以及转矩协调分配器均通过CAN总线与车辆行驶状态估计系统相连；所述车辆行驶状态估计系统包括车轮滑转率估算器、车速估算器、横摆力矩估算器、车速判断器、高速模块、中低速模块、滑转工况判断器、转向判断器、单侧单轮滑转模块、异侧双轮滑转模块、同侧双轮滑转模块、三轮及四轮滑转模块。一种电动轮驱动汽车的驱动稳定性控制方法，包括如下步骤：A)对车辆行驶状态进行计算及判断：A1)通过转向盘转角传感器采集转向盘转角信号，然后将转向盘转角信号传递给传感器信号处理器，传感器信号处理器将该转向盘转角信号转换后通过CAN总线传递给车辆行驶状态估计系统，通过车辆行驶状态估计系统中的转向判断器对车辆是否转向进行判断，并通过CAN总线将判断结果传递给电子差速控制器以及横摆力矩控制器；若车辆为转向工况，则进入C)；A2)车辆行驶中，通过轮速传感器采集车辆轮速信号，然后将车辆轮速信号传递给传感器信号处理器，传感器信号处理器将该车辆轮速信号转换后通过CAN总线传递给车辆行驶状态估计系统和路面状态估计器；A21)车辆行驶状态估计系统中的车速估算器根据车辆轮速信号进行车速估算，其中： v f ( n ) = Σ i = 1 4 k i ω i ( n ) r w + k a [ ( a x ( n ) - a C o r ( n ) ] T s + v f ( n - 1 ) k a + Σ i = 1 4 k i 本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种电动轮驱动汽车的试验样车，包括车身、转向盘、独立悬架和电动车轮总成，所述电动车轮总成为4个，其包括车轮、轮毂电机、以及电磁制动器，4个电动车轮总成分别通过一独立悬架与车身相连，其中，在独立悬架上安装有转向电机，电动车轮总成通过转向轴与转向电机相连；在车身上设有轮速传感器、转向盘转角传感器、陀螺仪和控制系统，所述轮速传感器为4个，分别安装于4个电动车轮总成上；其特征在于：所述控制系统包括传感器信号处理器、路面状态估计器、CAN总线、电子差速控制器、横摆力矩控制器、驱动防滑控制器、转矩协调分配器、以及车辆行驶状态估计系统；其中，所述轮速传感器、转向盘转角传感器、陀螺仪均与传感器信号处理器相连；所述传感器信号处理器、路面状态估计器、电子差速控制器、横摆力矩控制器、驱动防滑控制器、以及转矩协调分配器均通过CAN总线与车辆行驶状态估计系统相连；所述车辆行驶状态估计系统包括车轮滑转率估算器、车速估算器、横摆力矩估算器、车速判断器、高速模块、中低速模块、滑转工况判断器、转向判断器、单侧单轮滑转模块、异侧双轮滑转模块、同侧双轮滑转模块、三轮及四轮滑转模块。

【技术特征摘要】
1.一种电动轮驱动汽车的试验样车，包括车身、转向盘、独立悬架和电动车轮总成，所述电动车轮总成为4个，其包括车轮、轮毂电机、以及电磁制动器，4个电动车轮总成分别通过一独立悬架与车身相连，其中，在独立悬架上安装有转向电机，电动车轮总成通过转向轴与转向电机相连；在车身上设有轮速传感器、转向盘转角传感器、陀螺仪和控制系统，所述轮速传感器为4个，分别安装于4个电动车轮总成上；其特征在于：所述控制系统包括传感器信号处理器、路面状态估计器、CAN总线、电子差速控制器、横摆力矩控制器、驱动防滑控制器、转矩协调分配器、以及车辆行驶状态估计系统；其中，所述轮速传感器、转向盘转角传感器、陀螺仪均与传感器信号处理器相连；所述传感器信号处理器、路面状态估计器、电子差速控制器、横摆力矩控制器、驱动防滑控制器、以及转矩协调分配器均通过CAN总线与车辆行驶状态估计系统相连；所述车辆行驶状态估计系统包括车轮滑转率估算器、车速估算器、横摆力矩估算器、车速判断器、高速模块、中低速模块、滑转工况判断器、转向判断器、单侧单轮滑转模块、异侧双轮滑转模块、同侧双轮滑转模块、三轮及四轮滑转模块。2.一种电动轮驱动汽车的驱动稳定性控制方法，其特征在于：包括如下步骤：A)对车辆行驶状态进行计算及判断：A1)通过转向盘转角传感器采集转向盘转角信号，然后将转向盘转角信号传递给传感器信号处理器，传感器信号处理器将该转向盘转角信号转换后通过CAN总线传递给车辆行驶状态估计系统，通过车辆行驶状态估计系统中的转向判断器对车辆是否转向进行判断，并通过CAN总线将判断结果传递给电子差速控制器以及横摆力矩控制器；若车辆为转向工况，则进入C)；A2)车辆行驶中，通过轮速传感器采集车辆轮速信号，然后将车辆轮速信号传递给传感器信号处理器，传感器信号处理器将该车辆轮速信号转换后通过CAN总线传递给车辆行驶状态估计系统和路面状态估计器；A21)车辆行驶状态估计系统中的车速估算器根据车辆轮速信号进行车速估算，其中： v f ( n ) = Σ i = 1 4 k i ω i ( n ) r w + k a [ ( a x ( n ) - a C o r ( n ) ] T s + v f ( n - 1 ) k a + Σ i = 1 4 k i ; ]]>式中：vf为估计出的车速、k为轮速权重系数、ω为车轮轮速、rw为车轮滚动半径、ka为加速度权重系数、Ts为采样时间、αx为车辆纵向加速度、αCor(n)为车辆纵向加速度修正值；A22)车速估算器将车速vf传递给车速判断器，若为高速工况，则高速模块工作，将高速信号通过CAN总线传递给横摆力矩控制器，进入步骤D2；若为中低速工况，则中低速模块工作，将中低速信号通过CAN总线传递给横摆力矩控制器，进入步骤D3；A23)车速估算器将车速vf传递给车轮滑转率估算器，车轮滑转率估算器根据轮速ω和车速vf，对四个车轮的滑转率λ进行计算，其中，A24)车轮滑转率估算器将估算出的车轮滑转率传递给电子差...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈哲明，张博涵，陈宝，付江华，梁丹丹，周鹏，
申请(专利权)人：重庆理工大学，
类型：发明
国别省市：重庆;50