双轮毂电机驱动系统自适应平衡转向控制方法技术方案

本发明专利技术提出了一种双轮毂电机驱动系统自适应平衡转向控制方法，其基本控制系统包括电子差速专用处理器、左轮毂刹车驱动电路、左轮毂加速驱动电路、左轮毂电机控制器、右轮毂刹车驱动电路、右轮毂加速驱动电路、右轮毂电机控制器、左轮转速传感器、右轮转速传感器、互锁开关电路、车身平衡度预判器、前端加速度传感器、尾端加速度传感器、转弯传感器、加速踏板和通信接口，该方法利用转弯传感信息、车身倾斜度信息、车辆速度和车辆速度背离率建立了一种评价车辆转弯安全度的方法，在转向控制领域引入了电子刹车处理手段，使得双轮毂电机驱动系统能够更加有效而精准的控制转向平衡，提高了车辆在运行过程中的稳定性。

Adaptive balance steering control method for double hub motor drive system

The invention provides a dual motor driving wheel balancing system adaptive steering control method, the basic control system including electronic differential special processor, left hub brake drive circuit, drive circuit, speed up the left wheel left and right wheel motor controller hub brake drive circuit, drive circuit, right wheel acceleration right wheel motor controller, revolver right wheel speed sensor, speed sensor, interlock switch circuit, body balance device, pre acceleration sensor, front end turning sensor, acceleration sensor, acceleration pedal and communication interface, which uses the method of turning the sensing information, body tilt information, vehicle speed and vehicle speed deviation rate to establish a method of evaluation of vehicle turn the safety degree, in the field of electronic brake steering control means, the double wheel motor drive The system can control the steering balance more effectively and accurately, and improve the stability of the vehicle in the running process.

【技术实现步骤摘要】
双轮毂电机驱动系统自适应平衡转向控制方法
本专利技术涉及一种将电子差速与转向平衡控制集中为一体的电动车驱动控制方法，该方法适用于采用双轮毂电机前驱或双轮毂电机后驱的四轮电动车。
技术介绍
四轮电动车一般包括两种形式的驱动结构，一种为单电机桥式驱动结构，另一种为双轮毂驱动结构。单电机桥式驱动结构采用机械式差速方法以保证转向平衡，该差速方法响应迅速，但是由于添加了后桥，使得传动效率降低，车辆自重增加，双轮毂驱动结构一般配备电子差速器，采用电子差速方式控制转向平衡，双轮毂驱动结构去掉了后桥，其两个驱动轮可以单独控制，既减轻了车身自重，又增加了控制的灵活性。双轮毂驱动结构的问题在于需要复杂的控制策略以保证车辆转弯的稳定性和可靠性，就目前而言，双轮毂驱动系统尚没有很好的转向平衡控制方法。
技术实现思路
技术问题现有的双轮毂电机驱动系统只具备单一的差速调节功能，控制系统通过传感装置获取转向信息，然后通过调节内侧轮与外侧轮驱动信号以获得转向助力。随着轮毂电机技术的成熟，电机功率的增大，单一的电子差速调节功能越来越不能满足车辆行驶过程中面对复杂工况时的控制需求，主要存在以下问题：1、目前的双轮毂电机驱动系统只能够通过转弯传感装置或者车速信号了解车辆的运行状况，车况信息的不足使得驱动系统无法实施更加完善的控制策略，车辆的平衡性也得不到更加精确的控制。2、现有的电子差速控制方法是一种被动控制方法，控制系统只能按照既得的车况信息调节输出驱动信号，不能主动的对车辆运行状况进行预测并提前采取控制措施，被动控制方法的响应较慢，系统惯性延迟很长，难以达到理想的控制效果。技术方案据此，本专利技术提出了一种双轮毂电机驱动系统自适应平衡转向控制方法，所述方法具体如下：一种双轮毂电机驱动系统自适应转向平衡控制方法，实现该方法的基本控制系统包括电子差速专用处理器、左轮毂刹车驱动电路、左轮毂加速驱动电路、左轮毂电机控制器、右轮毂刹车驱动电路、右轮毂加速驱动电路、右轮毂电机控制器、左轮转速传感器、右轮转速传感器、互锁开关电路、车身平衡度预判器、前端加速度传感器、尾端加速度传感器、转弯传感器、加速踏板和通信接口，所述左轮毂电机控制器和右轮毂电机控制器具有加速和刹车两种工作模式，处于加速模式时左轮毂电机控制器和右轮毂电机控制器提供加速驱动力，处于刹车模式时左轮毂电机控制器和右轮毂电机控制器提供减速制动力，电子差速专用处理器通过互锁开关电路控制左轮毂电机控制器和右轮毂电机控制器的工作模式，通过左轮毂加速驱动电路和右轮毂加速驱动电路控制左轮毂电机控制器和右轮毂电机控制器的输出驱动力，通过左轮毂刹车驱动电路和右轮毂刹车驱动电路控制左轮毂电机控制器和右轮毂电机控制器输出制动力，具体技术方法如下：①、电子差速专用处理器从转弯传感器读取车辆的机械转角信号，转角信号的值域为[Anglemin，Anglemax]，端值Anglemin和Anglemax分别对应方向机的两个最大转角位置，中值对应方向机的正中位置，转角电信号的值从Anglemin逐步增加至Anglemax，则方向机从一侧的极限位置转至另一侧的极限位置，以方向机偏离正中位置的机械转角表示转弯幅度，则任意转角信号与方向机正中位置所对应的转角信号的差值绝对值与转弯幅度成正比例关系，转角信号为Anglemin或者Anglemax时，转弯幅度取最大值，对应差值转角信号为时，转弯幅度取最小值，对应差值0，转弯幅度值的取值区间为将转弯幅度取值区间划分为N等分，除去方向机处于正中位置所对应的转角幅度，每个区间可表示为k的取值范围为1至N的整数值，将该区间记为Areak；②、电子差速专用处理器从加速踏板读取输入加速信号，输入加速信号值与加速踏板下压机械行程成正比例关系，输入加速信号的值域为[Pedalmin，Pedalmax]，端值Pedalmin对应加速踏板的起始位置，端值Pedalmax对应加速踏板的底部位置，加速踏板从起始位置踩至底部位置，输入加速信号的值从Pedalmin增加至Pedalmax，电子差速专用处理器通过左轮毂加速驱动电路和右轮毂加速驱动电路各输出一路加速信号，加速信号的值域同为[Drivemin，Drivemax]，输出加速信号值与轮毂电机控制器输出的加速驱动力成正比例关系，端值Drivemin为最小输出加速电信号，端值Drivemax为最大输出加速电信号，输出加速信号从Drivemin逐步增加至Drivemax，则轮毂电机控制器的输出加速驱动力从零逐步增加至最大，电子差速专用处理器通过左轮毂刹车驱动电路和右轮毂刹车驱动电路各输出一路制动信号，制动信号的值域同为[Brakemin，Brakemax]，输出制动信号值与轮毂电机控制器输出的减速制动力成正比例关系，端值Brakemin为最小输出制动力信号，端值Brakemax为最大制动力信号，输出制动信号从Brakemin逐步增加至Brakemax，则轮毂电机控制器的输出减速制动力从零逐步增加至最大；③、电子差速专用处理器将加速踏板的输入加速信号值域[Pedalmin，Pedalmax]线性映射至输出加速信号值域[Drivemin，Drivemax]，对于加速踏板给出的任意输入加速信号值Pedal存在一个映射值在没有转弯的情况下，电子差速专用处理器输出至左轮毂电机控制器的加速信号和输出至右轮毂电机控制器的加速信号同为踏板输入加速信号的映射值，车身处于转向状态时，电子差速专用处理器对外侧轮控制器和内侧轮控制器输出不同的加速驱动信号，外侧轮控制器的加速驱动信号为踏板输入加速信号的映射值，内侧轮控制器的加速驱动信号为踏板输入信号映射值的衰减信号其中μ为内侧轮转向时的减速系数，μ的取值范围为值域(0，1)，转弯幅度对应区间Areak，k等于N时内侧轮的加速驱动信号衰减幅度最大，电子差速专用处理器输出至内侧轮的加速驱动信号为④、电子差速专用处理器按照固定的间隔周期T从左轮转速传感器和右轮转速传感器读取左轮转速信号和右轮转速信号，并将左轮转速信号和右轮转速信号通过工程量变换转化为相应的速度值，以左轮速度值和右轮速度值的平均值作为车身当前的实际速度值，车身实际速度值记为Vbody；⑤、车身平衡度预判器按照同样的周期T从前端加速度传感器读取车身前端水平倾斜度信号，从尾端加速度传感器读取车身尾端水平倾斜度信号，车身尾端水平倾斜度信号经过工程量变换转化为数值βback，以前端水平倾斜度信号和尾端水平倾斜度信号的平均值作为每个周期T内车身水平倾斜度的即时采样数据，设置长度为M的用以计算车身短时间内水平倾斜度的序列IWINDOW和长度为L的用以计算车身长时间内水平倾斜度的序列IAVERAGE，IWINDOW序列为一个循环序列，包含指示标记，指示标记每个周期T内依次指向IWINDOW序列中不同的位置，每个周期T内车身平衡度预判器将车身水平倾斜度的即时采样数据存入指示标记所指向的IWINDOW序列中的位置，Position改为指向IWINDOW序列的下一个位置，计算IWINDOW序列中所有倾斜度数据的平均值，将此平均值通过通信接口发送至电子差速专用处理器，以此数据作为周期T内车身倾斜度的有效数据，记为IAVERAGE序列为一个顺序操作序列，车身平衡度预判器将每个周期T内的车身水本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种双轮毂电机驱动系统自适应转向平衡控制方法，实现该方法的基本控制系统包括电子差速专用处理器1、左轮毂刹车驱动电路2、左轮毂加速驱动电路3、左轮毂电机控制器4、右轮毂刹车驱动电路5、右轮毂加速驱动电路6、右轮毂电机控制器7、左轮转速传感器8、右轮转速传感器9、互锁开关电路15、车身平衡度预判器10、前端加速度传感器11、尾端加速度传感器12、转弯传感器13、加速踏板14和通信接口16；所述左轮毂电机控制器4和右轮毂电机控制器5具有加速和刹车两种工作模式，处于加速模式时左轮毂电机控制器4和右轮毂电机控制器5提供加速驱动力，处于刹车模式时左轮毂电机控制器4和右轮毂电机控制器5提供减速制动力，电子差速专用处理器1通过互锁开关电路15控制左轮毂电机控制器4和右轮毂电机控制器5的工作模式，通过左轮毂加速驱动电路3和右轮毂加速驱动电路6控制左轮毂电机控制器4和右轮毂电机控制器5的输出驱动力，通过左轮毂刹车驱动电路3和右轮毂刹车驱动电路6控制左轮毂电机控制器4和右轮毂电机控制器5输出制动力，其特征在于具有以下技术方法：①、电子差速专用处理器1从转弯传感器13读取车辆的机械转角信号，转角信号的值域为[Anglemin，Anglemax]，端值Anglemin和Anglemax分别对应方向机的两个最大转角位置，中值对应方向机的正中位置，转角电信号的值从Anglemin逐步增加至Anglemax，则方向机从一侧的极限位置转至另一侧的极限位置，以方向机偏离正中位置的机械转角表示转弯幅度，则任意转角信号与方向机正中位置所对应的转角信号的差值绝对值与转弯幅度成正比例关系，转角信号为Anglemin或者Anglemax时，转弯幅度取最大值，对应差值转角信号为时，转弯幅度取最小值，对应差值0，转弯幅度值的取值区间为将转弯幅度取值区间划分为N等分，除去方向机处于正中位置所对应的转角幅度，每个区间可表示为((Anglemax-Anglemin)(k-1)2N,(Anglemax-Anglemin)k2N],k的取值范围为1至N的整数值，将该区间记为Areak；②、电子差速专用处理器1从加速踏板14读取输入加速信号，输入加速信号值与加速踏板14下压机械行程成正比例关系，输入加速信号的值域为[Pedalmin，Pedalmax]，端值Pedalmin对应加速踏板14的起始位置，端值Pedalmax对应加速踏板14的底部位置，加速踏板14从起始位置踩至底部位置，输入加速信号的值从Pedalmin增加至Pedalmax，电子差速专用处理器1通过左轮毂加速驱动电路3和右轮毂加速驱动电路6各输出一路加速信号，加速信号的值域同为[Drivemin，Drivemax]，输出加速信号值与轮毂电机控制器输出的加速驱动力成正比例关系，端值Drivemin为最小输出加速电信号，端值Drivemax为最大输出加速电信号，输出加速信号从Drivemin逐步增加至Drivemax，则轮毂电机控制器的输出加速驱动力从零逐步增加至最大，电子差速专用处理器1通过左轮毂刹车驱动电路3和右轮毂刹车驱动电路6各输出一路制动信号，制动信号的值域同为[Brakemin，Brakemax]，输出制动信号值与轮毂电机控制器输出的减速制动力成正比例关系，端值Brakemin为最小输出制动力信号，端值Brakemax为最大制动力信号，输出制动信号从Brakemin逐步增加至Brakemax，则轮毂电机控制器的输出减速制动力从零逐步增加至最大；③、电子差速专用处理器1将加速踏板14的输入加速信号值域 [Pedalmin，Pedalmax]线性映射至输出加速信号值域[Drivemin，Drivemax]，对于加速踏板14给出的任意输入加速信号值Pedal存在一个映射值((Pedal-Pedalmin)(Drivemax-Drivemin)(Pedalmax-Pedalmin)+Drivemin),在没有转弯的情况下，电子差速专用处理器1输出至左轮毂电机控制器4的加速信号和输出至右轮毂电机控制器5的加速信号同为踏板输入加速信号的映射值，车身处于转向状态时，电子差速专用处理器1对外侧轮控制器和内侧轮控制器输出不同的加速驱动信号，外侧轮控制器的加速驱动信号为踏板输入加速信号的映射值，内侧轮控制器的加速驱动信号为踏板输入信号映射值的衰减信号((Pedal-pedalmin)(Drivemax-Drivemin)(N-μk)(Pedalmax-Pedalmin)N+Drivemin),其中μ为内侧轮转向时的减速系数，μ...

【技术特征摘要】
1.一种双轮毂电机驱动系统自适应转向平衡控制方法，实现该方法的基本控制系统包括电子差速专用处理器(1)、左轮毂刹车驱动电路(2)、左轮毂加速驱动电路(3)、左轮毂电机控制器(4)、右轮毂刹车驱动电路(5)、右轮毂加速驱动电路(6)、右轮毂电机控制器(7)、左轮转速传感器(8)、右轮转速传感器(9)、互锁开关电路(15)、车身平衡度预判器(10)、前端加速度传感器(11)、尾端加速度传感器(12)、转弯传感器(13)、加速踏板(14)和通信接口(16)；所述左轮毂电机控制器(4)和右轮毂电机控制器(7)具有加速和刹车两种工作模式，处于加速模式时左轮毂电机控制器(4)和右轮毂电机控制器(7)提供加速驱动力，处于刹车模式时左轮毂电机控制器(4)和右轮毂电机控制器(7)提供减速制动力，电子差速专用处理器(1)通过互锁开关电路(15)控制左轮毂电机控制器(4)和右轮毂电机控制器(7)的工作模式，通过左轮毂加速驱动电路(3)和右轮毂加速驱动电路(6)控制左轮毂电机控制器(4)和右轮毂电机控制器(7)的输出驱动力，通过左轮毂刹车驱动电路(2)和右轮毂刹车驱动电路(5)控制左轮毂电机控制器(4)和右轮毂电机控制器(7)输出制动力，其特征在于，具有以下技术方法：①、电子差速专用处理器(1)从转弯传感器(13)读取车辆的机械转角信号，转角信号的值域为[Anglemin，Anglemax]，端值Anglemin和Anglemax分别对应方向机的两个最大转角位置，中值对应方向机的正中位置，转角电信号的值从Anglemin逐步增加至Anglemax，则方向机从一侧的极限位置转至另一侧的极限位置，以方向机偏离正中位置的机械转角表示转弯幅度，则任意转角信号与方向机正中位置所对应的转角信号的差值绝对值与转弯幅度成正比例关系，转角信号为Anglemin或者Anglemax时，转弯幅度取最大值，对应差值转角信号为时，转弯幅度取最小值，对应差值0，转弯幅度值的取值区间为将转弯幅度取值区间划分为N等分，除去方向机处于正中位置所对应的转角幅度，每个区间可表示为k的取值范围为1至N的整数值，将该区间记为Areak；②、电子差速专用处理器(1)从加速踏板(14)读取输入加速信号，输入加速信号值与加速踏板(14)下压机械行程成正比例关系，输入加速信号的值域为[Pedalmin，Pedalmax]，端值Pedalmin对应加速踏板(14)的起始位置，端值Pedalmax对应加速踏板(14)的底部位置，加速踏板(14)从起始位置踩至底部位置，输入加速信号的值从Pedalmin增加至Pedalmax，电子差速专用处理器(1)通过左轮毂加速驱动电路(3)和右轮毂加速驱动电路(6)各输出一路加速信号，加速信号的值域同为[Drivemin，Drivemax]，输出加速信号值与轮毂电机控制器输出的加速驱动力成正比例关系，端值Drivemin为最小输出加速电信号，端值Drivemax为最大输出加速电信号，输出加速信号从Drivemin逐步增加至Drivemax，则轮毂电机控制器的输出加速驱动力从零逐步增加至最大，电子差速专用处理器(1)通过左轮毂刹车驱动电路(2)和右轮毂刹车驱动电路(5)各输出一路制动信号，制动信号的值域同为[Brakemin，Brakemax]，输出制动信号值与轮毂电机控制器输出的减速制动力成正比例关系，端值Brakemin为最小输出制动力信号，端值Brakemax为最大制动力信号，输出制动信号从Brakemin逐步增加至Brakemax，则轮毂电机控制器的输出减速制动力从零逐步增加至最大；③、电子差速专用处理器(1)将加速踏板(14)的输入加速信号值域[Pedalmin，Pedalmax]线性映射至输出加速信号值域[Drivemin，Drivemax]，对于加速踏板(14)给出的任意输入加速信号值Pedal存在一个映射值在没有转弯的情况下，电子差速专用处理器(1)输出至左轮毂电机控制器(4)的加速信号和输出至右轮毂电机控制器(7)的加速信号同为踏板输入加速信号的映射值，车身处于转向状态时，电子差速专用处理器(1)对外侧轮控制器和内侧轮控制器输出不同的加速驱动信号，外侧轮控制器的加速驱动信号为踏板输入加速信号的映射值，内侧轮控制器的加速驱动信号为踏板输入信号映射值的衰减信号其中μ为内侧轮转向时的减速系数，μ的取值范围为值域(0，1)，转弯幅度对应区间Areak，k等于N时内侧轮的加速驱动信号衰减幅度最大，电子差速专用处理器(1)输出至内侧轮的加速驱动信号为④、电子差速专用处理器(1)按照固定的间隔周期T从左轮转速传感器(8)和右轮转速传感器(9)读取左轮转速信号和右轮转速信号，并将左轮转速信号和右轮转速信号通过工程量变换转化为相应的速度值，以左轮速度值和右轮速度值的平均值作为车身当前的实际速度值，车身实际速度值记为Vbody；⑤、车身平衡度预判器(10)按照同样的周期T从前端加速度传感器(11)读取车身前端水平倾斜度信号，从尾端加速度传感器(11)读取车身尾端水平倾斜度信号，车身尾端水平倾斜度信号经过工程量变换转化为数值βback，以前端水平倾斜度信号和尾端水平倾斜度信号的平均值作为每个周期T内车身水平倾斜度的即时采样数据，设置长度为M的用以计算车身短时间内水平倾斜度的序列IWINDOW和长度为L的用以计算车身长时间内水平倾斜度的序列IAVERAGE，IWINDOW序列为一个循环序列，包含指示标记，指示标记每个周期T内依次指向IWINDOW序列中不同的位置，每个周期T内车身平衡度预判器(10)将车身水平倾斜度的即时采样数据存入指示标记所指向的IWINDOW序列中的位置，Position改为指向IWINDOW序列的下一个位置，计算IWINDOW序列中所有倾斜度数据的平均值，将此...

【专利技术属性】
技术研发人员：不公告发明人，
申请(专利权)人：湖南晟通科技集团有限公司，
类型：发明
国别省市：