[发明专利]一种电动汽车转向失效的容错控制方法及系统

说明书

本发明涉及一种电动汽车转向失效的容错控制方法及系统，该方法包括：获取电动汽车的参考轨迹；根据参考轨迹采用MPC轨迹跟踪方法确定期望前轮转角；获取电动汽车上一时刻的实际前轮转角；根据期望前轮转角和实际前轮转角，采用滑模前轮角跟踪方法确定当前差动力矩；根据当前差动力矩基于轮胎负荷率的转矩优化分配方法确定电动汽车每个车轮的当前转矩，得到车轮转矩集合；根据车轮转矩集合中每个车轮的当前转矩控制电动汽车当前的转向。本发明的上述方法利用冗余功能的执行机构实现容错控制，提高车辆行驶的安全性和可靠性。

技术领域

本发明涉及汽车转向控制技术领域，特别是涉及一种电动汽车转向失效的容错控制方法及系统。

背景技术

线控四轮轮毂电机驱动电动汽车是智能网联汽车的理想载体，线控转向系统通过控制电机实现主动转向，具有响应时间短、控制精度高等优势，但同时由于引入了传感器、控制器、电机等电子部件，降低了系统可靠性。对于智能汽车，当线控转向系统发生故障时，车辆只能减速停车，无法完成对上层规划轨迹的跟踪，在高速过弯等工况下极易造成交通事故。因此，对线控转向系统进行容错控制至关重要。目前的线控转向系统的容错控制方法大多采用双转向电机冗余的方式，通过增加一个备份转向电机，在原电机故障时还可以通过另一个电机转向，但这种方法增加了系统的复杂性和制造成本。

申请号为：201511024464.7，发明名称为：带有传感器信号容错功能的线控转向系统及控制方法的专利中，提出了一种带有信号容错功能的线控转向系统及控制方法，通过采集车辆行驶过程中的前轮转角、横摆角速度、侧向加速度以及转向电机电流等信号，进行联合故障诊断，检测各传感器故障情况，若传感器发生故障，可通过其他传感器信号对故障信号进行在线估计与重构，补偿故障信号，从而提高线控转向系统的可靠性和车辆行驶的稳定性与安全性。该方案针对转向系统局部传感器故障，并通过观测器或状态估计的冗余替代方式进行局部故障容错，但是不能应对因局部故障导致整个转向子系统功能丧失等不可恢复性故障的容错控制。

申请号为：201810340702.2，发明名称为：一种线控四轮独立转向系统容错控制系统及其控制方法的专利中，提出了一种线控四轮独立转向系统容错控制系统及其控制方法，通过实时采集驾驶员转向意图信息和车辆状态信息，计算四轮转向模式下的各车轮期望转角，通过与各车轮实际转角进行对比来判断所采用的转向模式，包括四轮独立转向模式、过渡模式1、前轮转向模式、过渡模式2、后轮转向模式，从而有效解决线控转向系统可靠性较差的问题。该方案仅适用于具有四轮独立转向功能的电动汽车，对于前轮转向汽车并不适用。

申请号为：201110171716.4，发明名称为：应用于双电机线控转向系统的冗余容错控制方法的专利中，提出了一种双电机线控转向系统的冗余容错控制方法，由中央控制器中的故障诊断程序检测转角电机与辅助电机的故障状态，判断其是否存在故障，如果不存在故障，则在转角电机与辅助电机的共同作用下，达到小齿轮转角的精确控制，实现驾驶员的最终驾驶意愿；如果转角电机发生故障，则切断转角电机电源，屏蔽转角电机，使其空转，由辅助电机承担全部转向任务，如果是辅助电机发生故障，同理，中央控制器会屏蔽辅助电机，切断电源，使其空转，由转角电机承担全部转向任务。该方案通过备份转向电机实现容错控制，增加了车内系统空间结构的复杂性，并且成本较高，经济性不好。

申请号为：201910057136.9，发明名称为：一种线控四轮主动转向电动轮系统及其转向容错控制方法的专利中，提出来一种基于多控制器切换的转向容错控制方法，整车电子控制单元包括稳定性控制模块和容错控制模块，根据电机故障检测装置向整车电子控制单元发送的信号进行控制器的切换，当前轮转向电机未发生故障时，实行稳定性控制策略，当前轮转向电机发生故障时，实行容错控制策略。该方案考虑了线控转向系统故障发生后驾驶员的应急反应以及路径跟踪问题，但该方法在高速过弯等紧急工况下的鲁棒性不高，且只适用于线控四轮主动转向电动轮系统。