一种基于电动方程式赛车的四电机轮边驱动控制系统技术方案

本发明专利技术公开了一种基于电动方程式赛车的四电机轮边驱动控制系统，本发明专利技术通过动力CAN和数据CAN连接于整车控制器上，且动力CAN通过油门踏板到整车控制器到电机控制器进行直接数据传输，数据CAN通过将各种传感器数据包括电池箱的SOC状态、母线输出电流与电压进行反馈给整车控制器，通过上述设置方式，实现高效对方程式赛车进行控制的目的，且提高方程式赛车的运行稳定性，从而能够在四电机总消耗功率满足目标功率跟随情况下尽可能提高电机性能。满足目标功率跟随情况下尽可能提高电机性能。满足目标功率跟随情况下尽可能提高电机性能。

【技术实现步骤摘要】
一种基于电动方程式赛车的四电机轮边驱动控制系统


[0001]本专利技术涉及方程式赛车领域，尤其涉及一种基于电动方程式赛车的四电机轮边驱动控制系统。

技术介绍

[0002]四电机轮边驱动布置属于车辆行业中十分前沿的发展。四电机轮边驱动布置可以让每个轮胎的动力进行解耦，实现单独可控，极大提高了车辆的操控灵敏度与控制算法设计自由度，同时，由于轮边电机的布置，减少了传统采用电机配合的差速器与半轴机构，极大减轻了车上簧上质量，增加了车体可利用空间。
[0003]但在现有的设计方案中，四电机轮边驱动布置较为复杂，且方程式赛车运行状态的稳定性较差，并且四个电机在保证车辆安全情况下使轮胎的性能利用率有待提升。
[0004]因此，现有技术还有待于改进和发展。

技术实现思路

[0005]鉴于上述现有技术的不足，本专利技术的目的在于提供一种基于电动方程式赛车的四电机轮边驱动控制系统，旨在解决现有的方程式赛车运行状态的稳定性有待提高的问题。
[0006]本专利技术的技术方案如下：
[0007]第一方面，本专利技术提供一种基于电动方程式赛车的四电机轮边驱动控制系统，应用于赛车，所述赛车包括四个电机和电池箱，所述电池箱与四个所述电机连接，四个所述电机与所述赛车的四个轮胎一一对应，其特征在于，所述控制系统包括：整车控制器，以及分别连接于所述整车控制器的动力线路和数据线路；所述动力线路上连接有第一油门编码器和四电机控制器，所述第一油门编码器用于获取油门踏板的油门开度，所述四电机控制器分别连接四个所述电机，用于根据接收的力矩信号输出转速信号；所述数据线路上连接有电池管理系统，所述电池管理系统与所述电池箱连接，用于获取所述电池箱的剩余容量以及母线输出电流与电压；所述电机的参数和所述电池箱的参数满足如下公式：T
sum
＝T*t；其中，T为四个所述电机的总力矩输出，P
in
为电池箱输出功率；η为电机效率，n
max
为四个所述电机的最高转速，P
out
为四个所述电机的总消耗功率；T
sum
为总驱动力矩，t为油门开度。
[0008]在一种实现方式中，所述数据线路上还连接有方向盘编码器、惯性传感器和油压传感器，所述方向盘编码器用于获取赛车的方向盘转角，所述惯性传感器用于获取赛车的横纵向加速度和横摆角速度，所述油压传感器用于获取赛车的刹车踏板开度。
[0009]在一种实现方式中，还包括：连接于所述整车控制器的调试线路；所述调试线路上连接有主机和数据采集系统，所述主机与所述数据采集系统连接。
[0010]在一种实现方式中，所述动力线路还连接有第二油门编码器，所述第二油门编码器用于对所述第一油门编码器获取的油门开度进行校验。
[0011]第二方面，本专利技术提供一种根据上述方案中任一项所述的基于电动方程式赛车的四电机轮边驱动控制系统的控制方法，其中，包括如下步骤：
[0012]获取油门踏板的油门开度和电池箱的输出功率，并根据所述油门踏板的油门开度和所述电池箱的输出功率，确定四个电机的总驱动力矩；所述电机的参数和所述电池箱的参数满足如下公式：
[0013]T
sum
＝T*t
[0014]其中，T为四个电机的总力矩输出，P
in
为电池箱的输出功率；η为电机效率，n
max
为四个电机的最高转速，P
out
为四个电机的总消耗功率；T
sum
为总驱动力矩，t为油门开度；
[0015]根据所述电池箱的输出功率和目标峰值功率，确定赛车的运行模式；所述赛车的运行模式为恒转矩输出模式或恒峰值功率输出模式；
[0016]根据所述总驱动力矩和所述赛车的运行模式，确定四个电机各自对应的电机力矩；
[0017]根据所述四个电机各自对应的电机力矩，控制所述赛车运行。
[0018]在一种实现方式中，所述根据所述总驱动力矩和所述运行模式，确定四个电机各自对应的电机力矩，包括：
[0019]当所述赛车的运行模式为恒转矩输出模式时，所述四个电机各自对应的电机力矩为目标峰值电机力矩。
[0020]在一种实现方式中，所述四个电机各自对应的电机力矩包括第一电机力矩、第二电机力矩、第三电机力矩和第四电机力矩；所述根据所述总驱动力矩和所述赛车的运行模式，确定四个电机各自对应的电机力矩，包括：
[0021]当所述赛车的运行模式为恒峰值功率输出模式时，根据所述总驱动力矩和前后轴力矩分配因子，得到前轴两个轮胎对应的第一组电机力矩和后轴两个轮胎对应的第二组电机力矩；
[0022]根据所述第一组电机力矩和前轴左右力矩分配因子，得到第一电机力矩和第二电机力矩，并根据所述第二组电机力矩和后轴左右力矩分配因子，得到第三电机力矩和第四电机力矩。
[0023]在一种实现方式中，所述四个电机各自对应的电机力矩为四个电机各自对应的电机输出力矩；所述控制方法还包括：
[0024]对所述四个电机各自对应的电机力矩进行防滑增补，得到增补后四个电机各自对应的防滑电机力矩；
[0025]根据所述增补后四个电机各自对应的防滑电机力矩和单电机力矩阈值，确定四个电机各自对应的电机输出力矩。
[0026]在一种实现方式中，所述控制方法还包括：
[0027]根据所述四个电机各自对应的电机力矩，确定四个电机的平均转速；
[0028]根据所述四个电机的平均转速和赛车的横纵向加速度，确定赛车的卡尔曼预测车速；
[0029]根据赛车的实时车速和赛车的卡尔曼预测车速，确定赛车的误差信息；所述误差信息包括惯性传感器的误差和四个电机的转速误差；
[0030]根据所述惯性传感器的误差和四个电机的转速误差，对所述卡尔曼预测车速进行更新，以使所述实时车速和所述卡尔曼预测车速的差值在预设范围内。
[0031]在一种实现方式中，所述控制方法还包括：当赛车处于异常状态时，控制所述四个电机各自对应的电机输出力矩为零；其中，所述异常状态包括电机、电池箱及电机控制器中的至少一个温度超过预设温度，刹车踏板失灵，刹车踏板与油门踏板同时启动。
[0032]有益效果：本专利技术提供了一种基于电动方程式赛车的四电机轮边驱动控制系统，通过动力CAN和数据CAN连接于整车控制器上，且动力CAN通过油门踏板到整车控制器到电机控制器进行直接数据传输，数据CAN通过将各种传感器数据包括电池箱的SOC状态、母线输出电流与电压进行反馈给整车控制器，通过上述设置方式，实现高效对方程式赛车进行控制的目的，且提高方程式赛车的运行稳定性，从而能够在四电机总消耗功率满足目标功率跟随情况下尽可能提高电机性能。
附图说明
[0033]图1为本专利技术的基于电动方程式赛车的四电机轮边驱动控制系统的结构示意图；
[0034]图2为本专利技术的控制系统的模块示意图；
[0035]图3为本专利技术的基于电动方程式赛车的四电机轮边驱动控制系统的控制方本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于电动方程式赛车的四电机轮边驱动控制系统，应用于赛车，所述赛车包括四个电机和电池箱，所述电池箱与四个所述电机连接，四个所述电机与所述赛车的四个轮胎一一对应，其特征在于，所述控制系统包括：整车控制器，以及分别连接于所述整车控制器的动力线路和数据线路；所述动力线路上连接有第一油门编码器和四电机控制器，所述第一油门编码器用于获取油门踏板的油门开度，所述四电机控制器分别连接四个所述电机，用于根据接收的力矩信号输出转速信号；所述数据线路上连接有电池管理系统，所述电池管理系统与所述电池箱连接，用于获取所述电池箱的剩余容量以及母线输出电流与电压；所述电机的参数和所述电池箱的参数满足如下公式：其中，T为四个所述电机的总力矩输出，P
in
为电池箱输出功率；η为电机效率，n
max
为四个所述电机的最高转速，P
out
为四个所述电机的总消耗功率；T
sum
为总驱动力矩，t为油门开度。2.根据权利要求1所述的基于电动方程式赛车的四电机轮边驱动控制系统，其特征在于，所述数据线路上还连接有方向盘编码器、惯性传感器和油压传感器，所述方向盘编码器用于获取赛车的方向盘转角，所述惯性传感器用于获取赛车的横纵向加速度和横摆角速度，所述油压传感器用于获取赛车的刹车踏板开度。3.根据权利要求2所述的基于电动方程式赛车的四电机轮边驱动控制系统，其特征在于，还包括：连接于所述整车控制器的调试线路；所述调试线路上连接有主机和数据采集系统，所述主机与所述数据采集系统连接。4.根据权利要求1所述的基于电动方程式赛车的四电机轮边驱动控制系统，其特征在于，所述动力线路还连接有第二油门编码器，所述第二油门编码器用于对所述第一油门编码器获取的油门开度进行校验。5.一种根据权利要求1至4任一项所述的基于电动方程式赛车的四电机轮边驱动控制系统的控制方法，其特征在于，包括如下步骤：获取油门踏板的油门开度和电池箱的输出功率，并根据所述油门踏板的油门开度和所述电池箱的输出功率，确定四个电机的总驱动力矩；所述电机的参数和所述电池箱的参数满足如下公式：其中，T为四个电机的总力矩输出，P
in
为电池箱的输出功率；η为电机效率，n
max
为四个电机的最高转速，P
out
为四个电机的总消耗功率；T
sum
为总驱动力矩，t为油门开度；根据所述电池箱的输出功率和目标峰值功率，确定赛车的运行模式；所述赛车的运行...

【专利技术属性】
技术研发人员：王宏楠，郑祥乐，王伊婷，张文浩，麦浩俊，吕昊阳，魏嘉畅，瞿二虎，
申请(专利权)人：深圳技术大学，
类型：发明
国别省市：