[发明专利]多电机轮边独立驱动的电动车动力控制系统及方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种电动汽车动力控制系统及方法，尤其是一种具有多电机驱动的电动车动力控制系统及方法。

背景技术

现代汽车动力系统主要包括驱动系统和制动系统，对于现已成熟的内燃机汽车而言，动力系统的控制主要是牵引力控制系统(TCS)和制动防抱死系统(ABS)，它们的目标都是保持轮胎与路面接触的某种状态(滑转(移)率与附着率正向变化区间中适合驾驶要求的理想点，如图1)，以使车辆能够充分利用路面附着条件行驶并保持稳定。

牵引力控制系统一般由车轮转速传感器、电子控制单元(ECU)、执行机构(驱动力传动系统)组成，ECU通过驱动轮和非驱动轮的转速计算出驱动轮的滑转率，然后与事先设定好的滑转率门限值(大多数路面上对应的最优滑转率)比较，如果超出该值，即控制动力传动系统减小驱动力，以达到控制目标。控制途径有多种，可以控制发动机输出转矩，可以控制变速器传动比，可以控制差速器锁紧装置使不同驱动轮获得不同的驱动力，还可以控制制动力以抵消多余的驱动力。

制动防抱死系统的组成与牵引力控制系统相似，二者可共用车轮转速传感器，其执行机构就是制动力传动系统，控制方式同样采用门限值控制。但是，由于一般不存在非制动轮，不能精确获取车轮平移速度，直接计算滑移率较困难，所以，制动防抱死系统一般采用车轮角加(减)速度门限控制，门限值的确定主要依靠车辆最常行驶路面上的大量试验。制动过程中，ECU通过车轮转速计算出车轮角减速度，然后与事先设定的角减速度门限值比较，如果超出该值，即控制制动力减小，防止车轮被抱死。控制途径主要是通过控制安装于制动管路上的调压器(各种电磁阀)实现的。

对于电动汽车而言，由于电动机力矩易测量、易控制，牵引力控制系统和制动防抱死系统应用在电动汽车上可获得更好的控制效果。除了内燃机汽车上常用的门限值控制外，目前已有针对电动汽车的模型跟踪控制(MFC)方法，这种方法以车轮纯滚动时车辆运行的动力学模型为参考，通过控制使实际车辆运行情况跟踪理想模型的运行情况。由于理想模型中车轮做纯滚动，这种控制方法可以很好的抑制车轮滑转(移)。

从以上可以看出，动力控制系统已经在内燃机汽车上成熟应用，并且逐步向电动汽车延伸，针对电动汽车特殊性的动力控制系统也在不断的研究当中。但是，现有的技术都无法实现精确控制，即无法使车辆运行在图1曲线中的理想点，因为路面附着条件没有实时获取，在四轮作动(制动或四轮驱动)的情况下也没有实时得出滑转(移)率。现有动力控制技术仅仅是按照经验确定控制参数及其门限值，并不能适应汽车运行的多种路面及路面实时变化，所以在某些特殊情况下，牵引力控制系统和制动防抱死系统会失效。应用于电动汽车动力系统的模型跟踪控制虽然可以适应不同的路面，但是它的目标不是最优滑转(移)率，而是滑转(移)率为零，由图1可知，目标附着率也为零，所以在实际使用时严重削弱了汽车的驱(制)动性能。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种能够不需要直接利用实时路面状况信息和车速信号的多电机轮边独立驱动的电动车动力控制系统及方法。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种多电机轮边独立驱动的电动车动力控制系统，包括电子油门，车辆的四个轮毂电机及其驱动器，光电编码器，力矩传感器，模糊控制器，模糊计算器。电子油门发出的力矩指令给车辆的轮毂电机及其驱动器，力矩传感器通过驱动器的电流信号得到电机的力矩值，并和轮毂电机的转速信号一起进入光电编码器，经计算光电编码器的脉冲频率分别得出路面驱动力对电机力矩的导数信号1以及该导数值对时间的一阶微分信号2，并分别通过模糊计算器输入模糊控制器，模糊控制器通过模糊逻辑推理产生控制输出信号Tout，并输入至模糊计算器，模糊计算器确定实际工作所需的数值后发出控制信号给电子油门，同时输出信号Tout作为下一采样时刻模糊控制器的一个输入，用于确定该时刻的控制输出。

四个轮毂电机的电子油门接受来自同一电子油门的指令，整个车上设有一个动力电子控制单元(ECU)。

一种多电机轮边独立驱动的电动车动力控制系统的建立方法，具体步骤是：

1.建立判断车轮滑转(移)的数学模型，即路面驱动力，车轮驱动(电机)力矩，之间的数学关系式；

2.根据车轮动力学可得：电机力矩，车轮转速，车轮转动惯量和半径的数学关系式；