用于提升四轮轮毂电机驱动操纵稳定性的系统和方法技术方案

本发明专利技术公开了一种用于提升四轮轮毂电机驱动操纵稳定性的系统，它的驱动力矩决策模块计算得到控制横摆力矩；力矩优化模块中依据驾驶员期望的四轮轮毂电机总目标转矩按照前后轴载荷分配原则动态分配给车辆前后轴，并将前后轴分配力矩以及差扭横摆力矩分配至四个驱动车轮；滑转控制模块中根据驾驶员的驾驶意图信息制定车辆在单轮滑转、同侧滑转、同轴滑转、多轮滑转工况下滑转力矩动态补偿控制逻辑，通过分配横摆力矩使滑转的车轮不滑转。本发明专利技术能提高车辆稳定性和安全性。

【技术实现步骤摘要】
用于提升四轮轮毂电机驱动操纵稳定性的系统和方法
本专利技术涉及轮毂电机汽车整车控制
，具体地指一种用于提升四轮轮毂电机驱动操纵稳定性的系统和方法。
技术介绍
轮毂电机技术又称车轮内装电机技术，相对于传统的集中式驱动的内燃发动机或电动机，轮毂电机采取分布式驱动，将驱动、传动和制动装置都整合到轮毂内，省略了离合器、变速器、传动轴、差速器、分动器等传动部件。因此将纯电动汽车的机械部分大大简化。搭载轮毂电机的纯电动汽车具有四轮独立控制、轮毂电机转矩易于测量的特点，利用轮毂电机力矩、转速等精确、易获取的特点，可以获得比传统汽车更多的车辆运动信息，用来估计车辆状态和环境参数，进而为整车动力学控制提供有力的支持。当四轮轮毂电机驱动纯电动汽车在低附着路面上行驶时候，车轮容易出现滑移，一旦发生滑移，汽车动力性与侧向稳定性将迅速变差，严重时会导致车辆侧偏甚至翻转，进而威胁驾乘人员的人身安全。如何提供一种提升四轮轮毂电机驱动电动汽车操纵稳定性的驱动防滑控制策略，已经成为本领域技术人员急需解决的技术问题。
技术实现思路
本专利技术的目的就是要提供一种用于提升四轮轮毂电机驱动操纵稳定性的系统和方法，利用轮毂电机扭矩精确可控的优势实现单轮层面的防滑控制，本专利技术能提高车辆稳定性和安全性。为实现此目的，本专利技术所设计的一种用于提升四轮轮毂电机驱动操纵稳定性的系统，它包括驱动力矩决策模块、力矩优化模块和滑转控制模块，所述驱动力矩决策模块中整车控制器根据采集到的驾驶员油门踏板输入、制动踏板输入、档位输入、方向盘转角输入、车速、动力电池电压值、动力电池电流值、四轮轮毂电机扭矩、四轮轮毂电机转速进行逻辑运算，识别出驾驶员的驾驶意图信息，驾驶意图信息包括车辆加速信息、车辆减速信息和车辆转弯信息，并计算出驾驶员期望的四轮轮毂电机总目标转矩Treq；所述力矩优化模块中依据驾驶员期望的四轮轮毂电机总目标转矩Treq按照前后轴载荷分配原则动态分配给车辆前后轴，并将前后轴分配力矩分配至四个驱动车轮；所述滑转控制模块中根据路面和车轮模型识别出最优滑转率与车辆实际滑转率的差值作为驱动滑转控制力矩控制量，通过PID控制器计算得到驱动滑转控制力矩，之后进入驱动防滑介入/退出判断，再根据驾驶员的驾驶意图信息制定车辆在单轮滑转、同侧滑转、同轴滑转、多轮滑转工况下滑转力矩动态补偿控制逻辑使滑转的车轮不滑转。本专利技术提出了一种基于路面识别的四轮轮毂电机纯电动汽车驱动防滑控制新方法，旨在提高车辆稳定性和安全性，具体
技术实现思路
如下：汽车行驶在路面上，地面提供给汽车的切向力受路面附着的限制存在最大值，将最大切向力定义为附着力。为防止车轮滑转，要求汽车提供给车轮的驱动扭矩产生的地面切向反作用力不能大于附着力，这是汽车驱动行驶的附着条件。当驱动力超过了附着条件限制的最大值时车轮将会发生滑转。传统汽车实现防滑控制，主要通过驱动轮制动力矩调节、差速器锁止、变速器控制，其控制策略比较复杂，控制效果波动较大。四轮轮毂电机纯电动汽车利用单驱动轮力矩可控的优势，通过控制驱动电机扭矩的增减来实现驱动防滑控制。具体实现情况如下：根据地面附着系数与滑转率的关系曲线变化关系，通过实时计算路面附着系数对滑转率导数变化识别曲线极值点，获取最初的最优滑转率与对应的最大路面附着系数；通过标准路面模型进行模糊推理，匹配识别路面类型，最后确定最终的最优滑转率；通过驱动防滑PI控制决策电机力矩，PID控制器的输入为最优滑转率与实际滑转率之差ΔS，输出为决策电机扭矩Tcon。之后Tcon进入驱动防滑介入/退出判断模块，其输入还包括同时刻经加速踏板解析后的驾驶员需求力矩。最后根据车轮滑转情况统一决策出驱动力矩Treal，从而实现车辆驱动防滑控制。本专利技术还提出了车辆出现单轮滑转、同侧滑转、同轴滑转、多轮滑转工况下滑转力矩动态补偿控制逻辑，一旦车轮发生滑转通过控制保证车辆行驶状态的稳定。附图说明图1为本专利技术驱动防滑控制策略模型示意图；图2为本专利技术单轮滑转力矩动态补偿控制逻辑；图3为本专利技术两轮同侧滑转力矩动态补偿逻辑图；图4为本专利技术两轮同轴滑转力矩动态补偿逻辑图；图5为本专利技术多轮滑转力矩动态补偿逻辑图。具体实施方式以下结合附图和具体实施例对本专利技术作进一步的详细说明：如图1所示的用于提升四轮轮毂电机驱动操纵稳定性的系统，它包括驱动力矩决策模块、力矩优化模块和滑转控制模块，所述驱动力矩决策模块中整车控制器根据采集到的驾驶员油门踏板输入、制动踏板输入、档位输入、方向盘转角输入、车速、动力电池电压值、动力电池电流值、四轮轮毂电机扭矩、四轮轮毂电机转速进行逻辑运算，识别出驾驶员的驾驶意图信息，驾驶意图信息包括车辆加速信息、车辆减速信息和车辆转弯信息，并计算(VCU根据油门踏板开度和制动踏板开度计算出轮毂电输出扭矩)出驾驶员期望的四轮轮毂电机总目标转矩Treq(指整车驱动扭矩，等同于四个轮毂电机扭矩值总和)；所述力矩优化模块中依据驾驶员期望的四轮轮毂电机总目标转矩Treq按照前后轴载荷分配原则动态分配给车辆前后轴，并将前后轴分配力矩分配至四个驱动车轮(在滑转控制层中实现分配)，满足驾驶员的操作意图；所述滑转控制模块中根据路面和车轮模型识别出最优滑转率与车辆实际滑转率的差值作为驱动滑转控制力矩控制量，通过PID控制器计算得到驱动滑转控制力矩，之后进入驱动防滑介入/退出判断，再根据驾驶员的驾驶意图信息制定车辆在单轮滑转、同侧滑转、同轴滑转、多轮滑转工况下滑转力矩动态补偿控制逻辑使滑转的车轮不滑转，提高车辆发生滑转后的稳定性，保证车辆行驶状态的稳定。驱动力矩决策模块与力矩优化模块逻辑构成了驱动力分配策略，滑转控制模块主要为防滑控制逻辑。驱动力矩决策模块主要根据驾驶员油门踏板信息解析出整车需求力矩Treq。然后力矩优化模块按照前后轴载荷分配原则分配前后轴需求力矩至四个驱动车轮。最后滑转控制模块实时监视车轮状态，滑转时进行防滑控制，并动态补偿力矩。一种用于提升四轮轮毂电机驱动操纵稳定性的方法，它包括如下步骤：步骤1：所述驱动力矩决策模块中整车控制器根据采集到的驾驶员油门踏板输入、制动踏板输入、档位输入、方向盘转角输入、车速、动力电池电压值、动力电池电流值、四轮轮毂电机扭矩、四轮轮毂电机转速进行逻辑运算，识别出驾驶员的驾驶意图信息，驾驶意图信息包括车辆加速信息、车辆减速信息和车辆转弯信息，并计算出驾驶员期望的四轮轮毂电机总目标转矩Treq；步骤2：所述力矩优化模块中依据驾驶员期望的四轮轮毂电机总目标转矩Treq按照前后轴载荷分配原则动态分配给车辆前后轴，并将前后轴分配力矩分配至四个驱动车轮；步骤3：所述滑转控制模块中根据路面和车轮模型识别出最优滑转率与车辆实际滑转率的差值作为驱动滑转控制力矩控制量，通过PID控制器计算得到驱动滑转控制力矩，之后进入驱动防滑介入/退出判断，再根据驾驶员的驾驶意图信息制定车辆在单轮滑转、同侧滑转、同轴滑转、多轮滑转工况下滑转力矩动态补偿控制逻辑使滑转的车轮不滑转，提高车辆发生滑转后的稳定性)，保证车辆行驶状态的稳定。轮毂电机驱动纯电动汽车一共有四个车轮，发生滑转可能是，四个车轮有一个车轮发生滑转；四个车轮有两个车轮发生滑转，可能是两个车轮在同一侧(一前一后)，可能是两个车轮在同轴(两前、两后)；四个车轮有三个车轮本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于提升四轮轮毂电机驱动操纵稳定性的系统，其特征在于：它包括驱动力矩决策模块、力矩优化模块和滑转控制模块，所述驱动力矩决策模块中整车控制器根据采集到的驾驶员油门踏板输入、制动踏板输入、档位输入、方向盘转角输入、车速、动力电池电压值、动力电池电流值、四轮轮毂电机扭矩、四轮轮毂电机转速进行逻辑运算，识别出驾驶员的驾驶意图信息，驾驶意图信息包括车辆加速信息、车辆减速信息和车辆转弯信息，并计算出驾驶员期望的四轮轮毂电机总目标转矩Treq；所述力矩优化模块中依据驾驶员期望的四轮轮毂电机总目标转矩Treq按照前后轴载荷分配原则动态分配给车辆前后轴，并将前后轴分配力矩分配至四个驱动车轮；所述滑转控制模块中根据路面和车轮模型识别出最优滑转率与车辆实际滑转率的差值作为驱动滑转控制力矩控制量，通过PID控制器计算得到驱动滑转控制力矩，之后进入驱动防滑介入/退出判断，再根据驾驶员的驾驶意图信息制定车辆在单轮滑转、同侧滑转、同轴滑转、多轮滑转工况下滑转力矩动态补偿控制逻辑使滑转的车轮不滑转。

【技术特征摘要】
1.一种用于提升四轮轮毂电机驱动操纵稳定性的系统，其特征在于：它包括驱动力矩决策模块、力矩优化模块和滑转控制模块，所述驱动力矩决策模块中整车控制器根据采集到的驾驶员油门踏板输入、制动踏板输入、档位输入、方向盘转角输入、车速、动力电池电压值、动力电池电流值、四轮轮毂电机扭矩、四轮轮毂电机转速进行逻辑运算，识别出驾驶员的驾驶意图信息，驾驶意图信息包括车辆加速信息、车辆减速信息和车辆转弯信息，并计算出驾驶员期望的四轮轮毂电机总目标转矩Treq；所述力矩优化模块中依据驾驶员期望的四轮轮毂电机总目标转矩Treq按照前后轴载荷分配原则动态分配给车辆前后轴，并将前后轴分配力矩分配至四个驱动车轮；所述滑转控制模块中根据路面和车轮模型识别出最优滑转率与车辆实际滑转率的差值作为驱动滑转控制力矩控制量，通过PID控制器计算得到驱动滑转控制力矩，之后进入驱动防滑介入/退出判断，再根据驾驶员的驾驶意图信息制定车辆在单轮滑转、同侧滑转、同轴滑转、多轮滑转工况下滑转力矩动态补偿控制逻辑使滑转的车轮不滑转。2.一种用于提升四轮轮毂电机驱动操纵稳定性的方法，其特征在于，它包括如下步骤：步骤1：所述驱动力矩决策模块中整车控制器根据采集到的驾驶员油门踏板输入、制动踏板输入、档位输入、方向盘转角输入、车速、动力电池电压值、动力电池电流值、四轮轮毂电机扭矩、四轮轮毂电机转速进行逻辑运算，识别出驾驶员的驾驶意图信息，驾驶意图信息包括车辆加速信息、车辆减速信息和车辆转弯信息，并计算出驾驶员期望的四轮轮毂电机总目标转矩Treq；步骤2：所述力矩优化模块中依据驾驶员期望的四轮轮毂电机总目标转矩Treq按照前后轴载荷分配原则动态分配给车辆前后轴，并将前后轴分配力矩分配至四个驱动车轮；步骤3：所述滑转控制模块中根据路面和车轮模型识别出最优滑转率与车辆实际滑转率的差值作为驱动滑转控制力矩控制量，通过PID控制器计算得到驱动滑转控制力矩，之后进入驱动防滑介入/退出判断，再根据驾驶员的驾驶意图信息制定车辆在单轮滑转、同侧滑转、同轴滑转、多轮滑转工况下滑转力矩动态补偿控制逻辑使滑转的车轮不滑转。3.根据权利要求2所述的用于提升四轮轮毂电机驱动操纵稳定性的方法，其特征在于：所述步骤3中，单轮滑转工况下滑转力矩动态补偿控制逻辑为：步骤3.1：首先以同时满足动力性与横向稳定性为原则进行同侧后轴车轮的力矩补偿，将驾驶员左前车轮需求扭矩TFL_req与左前车轮驱动防滑控制扭矩TFL_con的差值一次补偿扭矩ΔT1转移补偿到左后轮，判断驾驶员左后车轮需求扭矩TRL_req和一次补偿扭矩ΔT1之和是否大于左后车轮电机最大输出扭矩TRL_max，如果是则，进入步骤3.2，否则进入步骤3.3；步骤3.2：左后车轮完成一次扭矩补偿后的车轮扭矩TRL_dc等于TRL_req+ΔT1，判断左后车轮是否发生滑转，如果是则，进入步骤3.4进行二次补偿扭矩转移，二次补偿扭矩ΔT2＝ΔT1-(TRL_con-TRL_req)，TRL_con为左后车轮驱动防滑控制扭矩否则扭矩补偿结束；步骤3.3：左后车轮完成一次扭矩补偿后的车轮扭矩TRL_dc等于左后车轮电机最大输出扭矩TRL_max，判断左后车轮是否发生滑转，如果是则，进入步骤3.4进行二次补偿扭矩转移，二次补偿扭矩ΔT2＝ΔT1-(TRL_con-TRL_req)，否则进入步骤3.5进行二次补偿扭矩转移，此时，二次补偿扭矩ΔT2＝ΔT1-(TRL_max-TRL_req)；满足步骤3.4和步骤3.5条件后，进入步骤3.6，判断当前车速v是否大于高低速门限值Vm，如果是则，扭矩补偿原则优先满足车辆稳定性，进入步骤3.8，左后轮完成二次力矩补偿后的车轮扭矩TRL_dc等于驾驶员右前车轮需求扭矩TFR_req与一次补偿扭矩ΔT1差值，扭矩补偿结束，否则扭矩补偿原则优先满足车辆动力性，进入步骤3.7；步骤3.7：判断驾驶员右前车轮需求扭矩TFR_req和二次补偿扭矩ΔT2之和是否大于右前轮电机最大输出扭矩TFR_max，如果是则，则进入步骤3.7.2，否则进入步骤3.7.1；步骤3.7.1：右前车轮完成二次扭矩补偿后的车轮扭矩TFR_dc等于TFR_req+ΔT2，判断右前车轮是否发生滑转，如果是则，进入步骤3.8进行三次补偿扭矩转移，三次补偿扭矩ΔT3＝ΔT2-(TFR_con-TFR_req)，TFR_con为右前车轮驱动防滑控制扭矩，否则扭矩补偿结束；步骤3.7.2：右前车轮完成二次扭矩补偿后的车轮扭矩TFR_dc等于右前轮电机最大输出扭矩TFR_max，判断右前车轮是否发生滑转，如果是则，进入步骤3.8进行三次补偿扭矩转移，三次补偿扭矩ΔT3＝ΔT2-(TFR_con-TFR_req)，否则进入步骤3.9进行三次补偿扭矩转移，此时的三次补偿扭矩ΔT3＝ΔT2-(TFR_max-TFR_req)；满足步骤3.8和步骤3.9条件后，进入步骤3.10，判断驾驶员右后车轮需求扭矩TRR_req和三次补偿扭矩ΔT3之和是否大于右后车轮电机最大输出扭矩TRR_max，如果是则，则进入步骤3.10.1，否则进入步骤3.10.2；步骤3.10.1：右后车轮完成三次扭矩补偿后的车轮扭矩TRR_dc等于TRR_req+ΔT3，扭矩补偿结束；步骤3.10.2：右后车轮完成三次扭矩补偿后的车轮扭矩TRR_dc等于右后车轮电机最大输出扭矩TRR_max，扭矩补偿结束。4.根据权利要求2所述的用于提升四轮轮毂电机驱动操纵稳定性的方法，其特征在于：所述步骤3中，同侧滑转工况下滑转力矩动态补偿控制逻辑为：步骤4.1判断左前车轮完成扭矩补偿后的车轮扭矩TFL_dc是否大于驾驶员左前车轮需求扭矩TFL_req，且步骤4.2判断左后车轮完成扭矩补偿后的车轮扭矩TRL_dc是否大于驾驶员左后车轮需求扭矩TRL_req，如果都是则，同侧车轮滑转是由于扭矩补偿引起的情况，进入非同侧滑转工况，否则进入同侧滑转补偿过程步骤4.3；步骤4.3：判断当前车速v是否大于高低速门限值Vm，如果是则，扭矩补偿原则优先满足车辆稳定性，非滑转侧车轮力矩降低到与滑转侧车轮转矩相等，进入步骤4.5，否则扭矩补偿原则优先满足车辆动力性，将滑转侧降低的驱动扭矩补偿至同侧的对应车轮进入步骤4.4；步骤4.4：驾驶员左前车轮需求扭矩TFL_req与左前车轮驱动防滑控制扭矩TFL_con的差值等于一次补偿扭矩ΔT4...

【专利技术属性】
技术研发人员：张泽阳，史建鹏，赵春来，王秋来，李洪涛，
申请(专利权)人：东风汽车集团有限公司，
类型：发明
国别省市：湖北,42