[发明专利]四轮独立驱动电动汽车的转向冗余与集成控制系统及方法

说明书

本发明涉及一种四轮独立驱动电动汽车的转向冗余与集成控制系统及方法，控制方法包括：整车控制器根据驾驶员的方向盘手力需求，确定差动助力参考曲线；电动助力转向模块根据测得的方向盘转角数据，得到助力力矩指令，发送给EPS(Electronic Power Steering，电动助力转向系统)；差动助力转向模块根据测得数据，利用差动助力参考曲线得到电动汽车的前轴差动转矩；根据测得的车辆实际横摆角速度、方向盘转角和车速数据，得到参考横摆角速度，进而得到附加横摆力矩；整车控制器利用前轴差动转矩和附加横摆力矩得到四轮驱动电机目标输出转矩。与现有技术相比，本发明具有满足驾驶员的个性化需求、提升车辆行驶安全性和减小驾驶员操纵负担等优点。

技术领域

本发明涉及汽车控制领域，尤其是涉及一种四轮独立驱动电动汽车的转向冗余与集成控制系统及方法。

背景技术

四轮独立驱动电动汽车是将四个驱动电机分别直接安装在驱动轮内或驱动轮附近，具有结构简单、传动路径短、传动效率高等特点。电动机既是汽车的信息单元，又是快速反应的控制执行单元。由于各个电动轮均能独立控制，通过改变单个车轮电机的转矩和转速等参数，可以有效控制每个车轮的动力学状态。

分布式驱动电动汽车在转向时，为了减轻驾驶员动作在方向盘上的操作力，使用外来动力而产生转向补助力的系统称为转向助力系统。目前，无论是电动转向助力系统还是线控转向系统均需要在转向系中增加助力电机，当助力电机失效或助力系统通讯故障时，驾驶员会明显感受到转向困难。对于线控转向系统，实现冗余控制不可或缺，但目前的解决方案硬件结构颇为繁杂。此外，对于四轮独立驱动电动汽车，还会产生差动助力转向曲线如何制定、差动助力转向与操纵性改善控制协调时四轮转矩分配等一系列问题。

发明内容

本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种四轮独立驱动电动汽车的转向冗余与集成控制系统及方法。

本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：

一种四轮独立驱动电动汽车的转向冗余与集成控制方法，所述的方法包括以下步骤：

S1、整车控制器根据驾驶员的方向盘手力需求，确定差动助力参考曲线；

S2、电动助力转向模块根据测得的方向盘转角和车速数据，得到助力力矩指令，发送给EPS助力电机；

S3、差动助力转向模块根据测得的方向盘转矩和车速数据，利用差动助力参考曲线得到电动汽车的前轴差动转矩；

S4、根据测得的车辆实际横摆角速度、方向盘转角和车速数据，得到参考横摆角速度，并计算得到附加横摆力矩；

S5、整车控制器利用前轴差动转矩和附加横摆力矩计算得到四轮驱动电机的目标输出转矩。

优选地，所述的步骤S1中的差动助力参考曲线的三个坐标轴分别为差动力矩值、转向盘力矩和车速，差动助力参考曲线的助力特性表达式为：

其中，|△T_f|为前轴差动助力转矩，K(V)为车速感应系数，|M_sw|为方向盘转矩，|M_sw,0|为开始助力时的方向盘转矩，|M_sw,max|为达到最大助力力矩时的方向盘转矩，|T_f|_max,v表示车速为v时提供的最大前轴差动力矩。

优选地，所述的步骤S2中的电动助力转向模块和步骤S3中的差动助力转向模块共同构成转向冗余控制模块。

优选地，所述的步骤S1中整车控制器根据驾驶员的方向盘手力需求，确定多种模式下的差动助力参考曲线，即调整相同转向盘力矩和车速下的前轴差动转矩值。

优选地，所述的步骤S4具体为：