一种四轮轮毂电机独立驱动控制方法[发明专利]

(19)中华人民共和国国家知识产权局
(12)发明专利申请
(10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请号 201810078370.5
(22)申请日 2018.01.26
(71)申请人 东风汽车集团有限公司
地址 430056 湖北省武汉市武汉经济技术
开发区东风大道特1号
(72)发明人 黄松　史建鹏　
(74)专利代理机构 武汉开元知识产权代理有限
公司 42104
代理人 俞鸿
(51)Int.Cl.
B60W 10/08(2006.01)
B60W 30/045(2012.01)
B60W 40/00(2006.01)
(54)发明名称
一种四轮轮毂电机独立驱动控制方法
(57)摘要
本发明公开了一种四轮轮毂电机独立驱动
控制方法。

控制过程为：通过对驾驶员输入的信
息以和辆状态信息进行计算，得到整车保持稳定
的纵向力矩；并确定是进行动力性协调控制或是
进行稳定性协调控制；将计算出的纵向力矩分配
给各轮毂电机控制器中，实现车辆稳定性控制；
确定的进行动力性协调控制或进行稳定性协调
控制，分别采用不同策略，调整各电机的驱动力
矩使车轮获得最佳的滑转率或调整各电机的驱
动转矩得到所需的附加横摆力矩。

本发明以车辆
动力性和稳定性为目标，合理调节车轮转矩，能
够显著提升越野汽车的路面急加速或紧急制动
的安全性、实现超强的行进方向保持能力，并能
提高低速转向的灵活性和高速行驶的稳定性。

权利要求书1页 说明书3页 附图1页CN 108327702 A 2018.07.27
C N 108327702
A
1.一种四轮轮毂电机独立驱动控制方法，其特征在于：包括以下步骤：
步骤1，通过对驾驶员输入的信息以和辆状态信息进行计算，得到整车保持稳定的纵向力矩；并确定是进行动力性协调控制或是进行稳定性协调控制；
步骤2，将计算出的纵向力矩分配给各轮毂电机控制器中，实现车辆稳定性控制；
步骤3，根据步骤1确定的进行动力性协调控制或进行稳定性协调控制，分别采用不同策略，调整各电机的驱动力矩使车轮获得最佳的滑转率或调整各电机的驱动转矩得到所需的附加横摆力矩。

2.根据权利要求1所述的四轮轮毂电机独立驱动控制方法，其特征在于：所述驾驶员输入的信息包括油门踏板输入信息、制动踏板输入信息和方向盘转角输入信息。

3.根据权利要求1所述的四轮轮毂电机独立驱动控制方法，其特征在于：确定定进行动力性协调控制的条件为α＞Δα，且δ＜Δδ；确定进行稳定性协调控制的条件为α＜Δα，且δ＞Δδ；其中α—油门踏板开度信号；δ—转向盘转角信号；Δα—油门开度门限值；Δδ—转向盘转角门限值。

4.根据权利要求1所述的四轮轮毂电机独立驱动控制方法，其特征在于：所述进行动力性协调控制采用的策略为：利用路面附着状况识别模块和车轮滑转率计算模块分别计算出当前各车轮的最佳滑转率和实际滑转率，并求得二者之间的差值，然后采用比例-积分控制方法调节电机驱动力矩，使车轮获得最佳的滑转率。

5.根据权利要求1所述的四轮轮毂电机独立驱动控制方法，其特征在于：所述进行稳定性协调控制采用的策略为：利用二自由度车辆参考模型和陀螺仪得到当前车辆的理想横摆角速度和实际横摆角速度，并求得二者之间的差值，当差值大于门限值时，采用比例-积分控制方法计算抑制车辆失稳所需的附加横摆力矩值，并将其分配给各电机，调整各电机的驱动转矩，得到所需的附加横摆力矩。

权　利　要　求　书1/1页CN 108327702 A
一种四轮轮毂电机独立驱动控制方法
技术领域
[0001]本发明属于汽车轮毂电机控制系统技术领域，具体涉及一种四轮轮毂电机独立驱动控制方法，能够显著提升越野汽车的路面急加速或紧急制动的安全性、实现超强的行进方向保持能力，并能提高低速转向的灵活性和高速行驶的稳定性。

背景技术
[0002]轮毂电机驱动技术的特点是将动力、传动和制动装置都集成到轮毂内，使得电动汽车的机械部分大为简化，可以省略大量机械传动部件，使车辆结构更简单，可以实现多种复杂的驱动方式，同时便于采用多种新能源车技术。

越野汽车采用轮毂电机驱动技术，首先能够简化车辆的机械部分，节省车内空间，从而使车辆获得更大的使用空间；其次，由于各个轮毂电机独立可控的特点，可以使车辆获得更加良好的动力性、操纵性和通过性，显著提高车辆对各种路面的适应能力。

[0003]四轮轮毂电机独立驱动没有一般意义上的机械式动力传动系统，正是由于没有传统的分动器、差速器等的参与，必须对四个车轮的转矩与转速进行统一控制，才能保证车辆的动力性、制动性以及操纵稳定性。

如何提供一种四轮轮毂电机独立驱动控制方法，已经成为本领域技术人员急需解决的技术问题。

发明内容
[0004]本发明的目的就是为了解决上述背景技术存在的不足，提供一种四轮轮毂电机独立驱动控制方法。

[0005]本发明采用的技术方案是：一种四轮轮毂电机独立驱动控制方法，包括以下步骤：[0006]步骤1，通过对驾驶员输入的信息以和辆状态信息进行计算，得到整车保持稳定的纵向力矩；并确定是进行动力性协调控制或是进行稳定性协调控制；
[0007]步骤2，将计算出的纵向力矩分配给各轮毂电机控制器中，实现车辆稳定性控制；[0008]步骤3，根据步骤1确定的进行动力性协调控制或进行稳定性协调控制，分别采用不同策略，调整各电机的驱动力矩使车轮获得最佳的滑转率或调整各电机的驱动转矩得到所需的附加横摆力矩。

[0009]进一步地，所述驾驶员输入的信息包括油门踏板输入信息、制动踏板输入信息和方向盘转角输入信息。

[0010]进一步地，确定定进行动力性协调控制的条件为α＞Δα，且δ＜Δδ；确定进行稳定性协调控制的条件为α＜Δα，且δ＞Δδ；其中α—油门踏板开度信号；δ—转向盘转角信号；Δα—油门开度门限值；Δδ—转向盘转角门限值。

[0011]进一步地，所述进行动力性协调控制采用的策略为：利用路面附着状况识别模块和车轮滑转率计算模块分别计算出当前各车轮的最佳滑转率和实际滑转率，并求得二者之间的差值，然后采用比例-积分控制方法调节电机驱动力矩，使车轮获得最佳的滑转率。

[0012]进一步地，所述进行稳定性协调控制采用的策略为：利用二自由度车辆参考模型
和陀螺仪得到当前车辆的理想横摆角速度和实际横摆角速度，并求得二者之间的差值，当差值大于门限值时，采用比例-积分控制方法计算抑制车辆失稳所需的附加横摆力矩值，并将其分配给各电机，调整各电机的驱动转矩，得到所需的附加横摆力矩。

[0013]本发明先根据驾驶员输入信息及车辆状态信息计算车辆行驶需求的纵向力矩，并确定车辆驾驶的具体协调控制作为制定层；再根据纵向力矩分配给全部驱动轮，使车辆总是处于最佳行驶状态，以满足驾驶员的操作意图，最后在采用具体个控制策略对对车轮转矩的调节，使车轮实时获得最佳的滑转率，从而实现“转矩控制、转速跟随”。

本发明以车辆动力性和稳定性为目标，合理调节车轮转矩，能够显著提升越野汽车的路面急加速或紧急制动的安全性、实现超强的行进方向保持能力，并能提高低速转向的灵活性和高速行驶的稳定性。

附图说明
[0014]图1为本发明控制方法的模型示意图。

具体实施方式
[0015]下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步的详细说明，便于清楚地了解本发明，但它们不对本发明构成限定。

[0016]如图1所示，本发明一种四轮轮毂电机独立驱动控制方法，采用分层控制方法实现车辆的稳定性控制，具体分为上中下3层：上层控制为纵向力和横摆力矩制定层、中层控制为多工况转矩协调分配层、下层控制为滑转率控制层。

[0017]纵向力(驱动力或制动力)和横摆力矩制定层：整车控制器根据获得的驾驶员输入信息以及车辆状态信息进行运算，判断出驾驶员的驾驶意图，确定是进行动力性协调控制或是进行稳定性协调控制，并得到整车保持稳定的纵向力矩。

驾驶员输入的信息包括油门踏板输入信息、制动踏板输入信息和方向盘转角输入信息。

[0018]车辆行驶时，驾驶员通过油门踏板和转向盘来控制车辆的运动，车辆行驶需求的纵向力矩T req由它们直接决定。

控制系统根据汽车油门踏板开度和转向盘转角判断此时车辆行驶是需要更佳的驱动能力还是更好的方向稳定性，即确定是进行动力性协调控制或是进行稳定性协调控制。

确定进行动力性协调控制的条件为α＞Δα，且δ＜Δδ；确定进行稳定性协调控制的条件为α＜Δα，且δ＞Δδ；其中α—油门踏板开度信号；δ—转向盘转角信号；Δα—油门开度门限值；Δδ—转向盘转角门限值。

[0019]多工况转矩协调分配层：依据“纵向力和横摆力矩制定层”计算出的车辆行驶需求的纵向力矩T req，由驱动力矩分配层将纵向力矩T req分配给全部驱动轮(即各轮毂电机控制器)，使车辆总是处于最佳行驶状态，以满足驾驶员的操作意图。

[0020]滑转率控制层：依据“纵向力和横摆力矩制定层”识别出驾驶员的控制意图，判断进行动力性协调控制或者稳定性协调控制，分别采用不同策略，调整各电机的驱动力矩使车轮获得最佳的滑转率或调整各电机的驱动转矩得到所需的附加横摆力矩。

[0021]进行动力性协调控制采用的策略为：利用路面附着状况识别模块和车轮滑转率计算模块分别计算出当前各车轮的最佳滑转率和实际滑转率，并求得二者之间的差值，以车轮的最佳滑转率为目标，采用比例-积分即PI控制方法调节电机驱动力矩，使车轮获得最佳
的滑转率。

将驱动轮滑转率控制在最优滑转率，将计算得到的各个轮毂电机输入转矩指令分别传递给对应的电机控制器，充分利用路面附着条件，保证了车辆行驶的动力性和行驶稳定性。

[0022]由电机获取各轮转速，计算车轮的角加速度，将其换算成轮心处的线加速度，同时，采集车身纵向加速度，将两个加速度值进行对比，判断车轮是否出现滑转，通过路面附着状况识别模块计算路面附着系数，通过车轮滑转率计算模块计算各车轮相对地面的滑转率，根据地面附着系数与滑转率的关系曲线的斜率变化，得到车轮的最佳滑转率。

[0023]进行稳定性协调控制采用的策略为：利用二自由度车辆参考模型和陀螺仪分别得到当前车辆的理想横摆角速度和实际横摆角速度，并求得二者之间的差值，当差值大于门限值时，采用比例-积分即PI控制方法计算抑制车辆失稳所需的附加横摆力矩值，并将其分配给各电机，调整各电机的驱动转矩，得到所需的附加横摆力矩。

[0024]本说明书中未作详细描述的内容属于本领域专业技术人员公知的现有技术。

图1。