[发明专利]智能车底盘域控制器的高维动力学模型解算装置及方法

权利要求书

1.一种智能车底盘域控制器的高维动力学模型解算装置，其特征在于，包括：

驱动-制动-转向输入模块，用于获取加速信号指令、制动信号指令和/或转向信号指令；

动力总成模块，用于由所述加速信号指令、制动信号指令和/或转向信号指令确定输入参量，结合车辆的轮速信号、动力传动系统的系统参数、轮加速度、动力输出转矩获取作用于每个驱动轮的驱动力矩；

轮胎纵向模块，用于根据所述驱动力矩计算所述每个驱动轮的轮胎纵向动力学状态参数，所述轮胎纵向模块具体用于根据所述车辆的制动力矩、所述每个驱动轮的驱动力矩及实际加速度计算轮胎纵向力，并获取轮胎滑移率和路面附着的观测系数，得到所述轮胎纵向动力学状态参数；

轮胎垂向模块，用于根据所述驱动力矩计算所述每个驱动轮的轮胎垂向动力学状态参数，所述轮胎垂向模块具体用于结合路面峰值附着系数和随机道路环境条件，根据轮胎-悬架-车身的垂向耦合动力学特性及轮胎等效KC工作特性曲线解算得到所述轮胎垂向动力学状态参数；以及

车身高维动力学模块，用于利用智能车底盘域控制器中的高维模型，并基于所述每个驱动轮的轮胎纵向动力学状态参数和所述轮胎垂向动力学状态参数，获取所述车辆的15自由度车辆实时状态参数，其中，所述15自由度车辆实时状态参数包括前轮转向角输入、整车横向运动状态、纵向运动状态、垂向运动状态、俯仰运动状态、侧倾运动状态、横摆运动状态，以及四个簧下质量的旋转运动状态和垂向振动运动状态。

2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述系统参数包括主减速比、变速比、传动机械效率中的一项或多项。

3.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述车身高维动力学模块进一步用于基于智能车静止或匀速运动时的静态垂向载荷，利用以下估算公式计算所述每个驱动轮的利用附着系数，所述估算公式为：

其中，μ_i为驱动轮i的利用附着系数，F_xi为由轮胎纵向模块估算的驱动轮i的地面纵向作用力，F_ni为由轮胎垂向模块估算的驱动轮i的动态垂向载荷，F_ni，static为车辆处于静止或平衡态时驱动轮i的垂向载荷。

4.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述车身高维动力学模块进一步用于利用自由滚动轮速的经验公式计算所述每个驱动轮的自由滚动轮速，所述经验公式为：

其中，v_i,roll为驱动轮i的自由滚动轮速，ω_i为来自轮速传感器的驱动轮i的轮速滤波信号，r_i,eff为驱动轮i的有效滚动半径，k_i为小滑移情况下驱动轮i的侧偏刚度系数，μ_i为驱动轮i的利用附着系数估算值。

5.一种智能车底盘域控制器的高维动力学模型解算方法，其特征在于，包括：

获取加速信号指令、制动信号指令和/或转向信号指令；

由所述加速信号指令、制动信号指令和/或转向信号指令确定输入参量，结合车辆的轮速信号、动力传动系统的系统参数、轮加速度、动力输出转矩获取作用于每个驱动轮的驱动力矩；

根据所述驱动力矩计算所述每个驱动轮的轮胎纵向动力学状态参数；

根据所述车辆的制动力矩、所述每个驱动轮的驱动力矩及实际加速度计算轮胎纵向力，并获取轮胎滑移率和路面附着的观测系数，得到所述轮胎纵向动力学状态参数；

根据所述驱动力矩计算所述每个驱动轮的轮胎垂向动力学状态参数；

结合路面峰值附着系数和随机道路环境条件，根据轮胎-悬架-车身的垂向耦合动力学特性及轮胎等效KC工作特性曲线解算得到所述轮胎垂向动力学状态参数；

利用智能车底盘域控制器中的高维模型，并基于所述每个驱动轮的轮胎纵向动力学状态参数和所述轮胎垂向动力学状态参数，获取所述车辆的15自由度车辆实时状态参数，其中，所述15自由度车辆实时状态参数包括前轮转向角输入、整车横向运动状态、纵向运动状态、垂向运动状态、俯仰运动状态、侧倾运动状态、横摆运动状态，以及四个簧下质量的旋转运动状态和垂向振动运动状态。

6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述系统参数包括主减速比、变速比、传动机械效率中的一项或多项。