[发明专利]氢燃料电池四轮轮毂电机驱动外挂控制器及控制方法

说明书

本发明公开了一种氢燃料电池四轮轮毂电机驱动外挂控制器，它包括处理器、角速度测量模块、三轴向加速度测量模块、数字信号输入模块、模拟信号输入模块和数字高边输出模块，本发明将轮毂电机差扭控制TVCU与整车控制器VCU功能分离，降低对控制器芯片消耗计算资源的需求，节约差扭控制器的成本；控制器功能分离，降低CAN网络上负载失衡风险；无需重新开发包含两种控制功能的控制，节约开发周期；首次实现氢燃料电池全功率四轮轮毂电机驱动汽车的差扭控制与整车控制器无缝集成的控制功能。

技术领域

本发明涉及轮毂电机技术领域，具体地指一种氢燃料电池四轮轮毂电机驱动外挂控制器及控制方法。

背景技术

目前，氢燃料电池全功率轮毂电机分布式驱动新能源汽车，均采用重新开发整车控制器，并嵌入轮毂电机分布式驱动扭矩矢量控制的设计方式，这种设计方式中，轮毂电机分布式驱动扭矩矢量控制涉及整车多体动力学分析和复杂算法开发计算，消耗大量的控制器芯片资源，为了提高整车VCU(Vehicle control unit，整车控制器) 的芯片计算能力，需增加整车控制器成本；并且将整车控制器和扭矩矢量控制器功能集成在一个控制器中，增加了CAN(Controller Area Network，控制器局域网络)网络上的负载压力，容易产生负载失衡。另外，对于氢燃料电池增程式动力结构，相比与传统纯电动汽车，又增加了与整车VCU的交互信号，CAN网络上的通讯压力增加，同时，轮毂电机分布式驱动扭矩矢量控制器TVCU与整车控制器VCU功能合并重新开发，增加控制器软件开发难度，延长了开发周期。

对于四轮轮毂电机驱动乘用汽车的制动能量回收和驱动防滑逻辑，均处于理论研究阶段，还没有成熟可靠的方案，因此目前的四轮轮毂电机驱动乘用汽车均不带有制动能量回收和驱动防滑功能。

发明内容

本发明的目的就是要提供一种氢燃料电池四轮轮毂电机驱动外挂控制器及控制方法，本发明实现对轮毂电机分布式驱动控制功能，提升整车的操纵性和稳定性，同时实现整车动力性和经济性的个性化定义。

为实现此目的，本发明所设计的氢燃料电池四轮轮毂电机驱动外挂控制器，它包括处理器、角速度测量模块、三轴向加速度测量模块、数字信号输入模块、模拟信号输入模块和数字高边输出模块，其中，角速度测量模块用于测量车辆实时的横摆角速度、俯仰角速度和翻滚角速度，三轴向加速度测量模块用于测量车辆实时的横向加速度、纵向加速度和竖向加速度，数字信号输入模块用于将车辆运行状态数字信号传输给处理器，模拟信号输入模块用于将车辆运行状态模拟信号传输给处理器，数字高边输出模块用于在处理器的控制下输出前轴轮毂电机和后轴轮毂电机的硬线使能信号，处理器用于从整车控制器获取驾驶意图信息；

处理器用于根据车辆实时的横摆角速度、俯仰角速度、翻滚角速度、横向加速度、纵向加速度、竖向加速度、车辆运行状态数字信号、车辆运行状态模拟信号和驾驶意图信息进行制动能量回收及驱动防滑控制，生成对应的制动能量回收控制信号和驱动防滑控制信号，处理器根据制动能量回收控制信号控制前轴轮毂电机控制器和后轴轮毂电机控制器实现整车制动能量回收控制功能，处理器根据驱动防滑控制信号控制前轴轮毂电机控制器和后轴轮毂电机控制器实现整车驱动防滑控制功能。

一种氢燃料电池四轮轮毂电机驱动扭矩矢量控制方法，它包括如下步骤：

步骤1：通过车辆外形尺寸及整车质量基本参数、车辆姿态数据和路面状态数据，结合车辆二自由度模型，获取车辆理想横摆角速度，该车辆理想横摆角速度作为实时横摆角速度跟随控制目标；

步骤2：角速度测量模块将车辆实时的横摆角速度、俯仰角速度和翻滚角速度发送给处理器，三轴向加速度测量模块将车辆实时的横向加速度、纵向加速度和竖向加速度发送给处理器，处理器根据车辆实时的横摆角速度、俯仰角速度和翻滚角速度，以及车辆实时的横向加速度、纵向加速度和竖向加速度获取车辆实时车速信息，处理器从整车控制器获取驾驶意图信息，处理器通过驾驶意图信息和车辆实时车速信息得到四轮轮毂电机初始控制力矩；