[实用新型]四轮全驱电动汽车轴饱和补偿姿态控制系统

说明书

技术领域：本实用新型公开了一种四轮全驱电动汽车在某个电机的牵引力达到极限，造成车轮驱动轴牵引力饱和（简称轴饱和）时行驶姿态控制系统及控制方法。 

背景技术：四轮独立驱动是电动汽车创新性的结构，这种结构将对未来电动汽车的设计具有重大影响。四轮牵引电机的转矩独立控制能力为汽车性能的提高提供了前所未有的空间，采用四轮独立驱动的电动汽车转向时不再需要机械差速器，而是通过控制左、右轮牵引电机，使轮胎纵向力产生差值，进而生成转向力矩，实现精确的转向控制，与传统的差速控制相比，能够更加有效地提升汽车的操纵能力及稳定性。 

但是在车辆行驶过程中，由于四轮独立驱动，多电机驱动系统受电机及传动部件特性差异、系统非线性、路况崎岖等影响，会引起四轮动态失衡，导致车辆跑偏甚至发生甩尾失控。 

四轮牵引电机的协同控制是提高车辆稳定性的重要手段。差速控制根据车辆的行驶状态，采用自适应电子差速控制算法调节转向时内外轮的速度差，实现车辆精确的转向操纵；但由于四轮牵引电机控制系统相对独立，当任一牵引电机控制系统出现较大动态偏差时，车辆操纵稳定性难以保证。 

车辆姿态参数控制目前是控制车辆稳定的重要方法，它通过控制四轮电机的牵引力，产生车辆所需的惯性横摆力矩动态调整行驶姿态；该方案能够有效地提升车辆稳定性，但是在某些极限行驶状态下，单个或多个电机无法按操控指令提供所需的驱动力，四轮驱动力不平衡导致车辆稳定性及操纵准确性下降。 

实用新型内容：

实用新型目的：本实用新型提供一种四轮全驱电动汽车轴饱和补偿姿态控制系统及控制方法，其目的是解决以下问题：当车辆牵引需求超过牵引电机可能提供的最大转矩形成轴饱和现象时车辆无法进行有效果的安全控制的问题。 

技术方案：本实用新型是通过以下技术方案实现的： 

一种四轮全驱电动汽车轴饱和补偿姿态控制系统，其特征在于：该系统包括驾驶员操纵机构、差速机构、四套牵引电机及其控制系统、轴饱和检测机构和轴饱和补偿机构；驾驶员操纵机构一方面连接至差速机构，另一方面连接至轴饱和补偿机构；差速机构连接至四套牵引电机及其控制系统，其中四套牵引电机及其控制系统中的四套牵引电机分别驱动四个车轮，四套牵引电机及其控制系统连接至轴饱和检测机构，轴饱和检测机构连接到轴饱和补偿机构，轴饱和补偿机构连接回差速机构。 

四套牵引电机及其控制系统分别为左前轮牵引电机及其控制系统、右前轮牵引电机及其控制系统、左后轮牵引电机及其控制系统和右后轮牵引电机及其控制系统；左前轮牵引电机及其控制系统、右前轮牵引电机及其控制系统、左后轮牵引电机及其控制系统和右后轮牵引电机及其控制系统分别与差速机构和轴饱和检测机构连接；每套牵引电机及其控制系统均包括牵引电机和控制系统，差速机构连接控制系统，控制系统连接牵引电机，控制系统连接至轴饱和检测机构，牵引电机连接至相应的车轮。 

轴饱和检测机构由左前轮转矩观测器、左后轮转矩观测器、右前轮转矩观测器、右后轮转矩观测器和加权平均计算单元构成；左前轮转矩观测器、左后轮转矩观测器、右前轮转矩观测器和右后轮转矩观测器均连接至加权平均计算单元；左前轮转矩观测器连接左前轮牵引电机及其控制系统，左后轮转矩观测器连接左后轮牵引电机及其控制系统，右前轮转矩观测器连接右前轮牵引电机及其控制系统，右后轮转矩观测器连接右后轮牵引电机及其控制系统。 

轴饱和补偿机构由补偿控制器和模拟电机模型和数值转化单元构成；差速机构与补偿控制器连接，补偿控制器一方面与轴饱和检测机构连接，另一方面与模拟电机模型连接，模拟电机模型连接数值转化单元，数值转化单元与差速机构和连接，轴饱和补偿机构的补偿控制器与驾驶员操纵机构连接。 

利用上述的四轮全驱电动汽车轴饱和补偿姿态控制系统所实施的四轮全驱电动汽车轴饱和补偿姿态控制方法，其特征在于：该方法的步骤如下：利用车轮牵引电机的电压、电流值检测电磁转矩信息，当路面与某个轮胎相互作用力过大，将产生轴饱和时，车轮牵引电机的电磁转矩Te会随之增加，此时，利用轴饱和检测机构中的四个转矩观测器动态观测四个车轮牵引电机的电磁转矩，由轴饱和补偿机构生成补偿值，调节差速机构的车速给定，通过差速机构同时调整四轮转矩，将任意轮产生的动态扰动平均分配至四个车轮牵引电机，进行多电机的动态协同控制，实时纠正驾驶路径，提高车辆的操纵稳定性，控制车辆的姿态。 

本实用新型的具体方法如下： 

①、差速计算：根据驾驶员操纵机构给出的车速和转向角两个驾驶指令，利用差速机构计算出左前、左后、右前和右后四个牵引电机各自的转速给定