一种四轮独立驱动电动汽车稳定性控制方法及系统.pdf

(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CN105691381A(43)申请公布日2016.06.22(21)申请号201610137131.3(22)申请日2016.03.10(71)申请人大连理工大学地址116024辽宁省大连市甘井子区凌工路2号(72)发明人郭烈林肖张春初乔彦夫李琳辉赵一兵(74)专利代理机构大连星海专利事务所21208代理人裴毓英(51)Int.Cl.B60W10/08(2006.01)B60W10/18(2012.01)B60W30/02(2012.01)B60W40/00(2006.01)B60W40/112(2012.01)权利要求书6页说明书13页(54)发明名称一种四轮独立驱动电动汽车稳定性控制方法及系统(57)摘要本发明公开了一种四轮独立驱动电动汽车稳定性控制方法，联合利用相图和安全速度区域判别稳定性，实时准确的判断出当前的汽车运行状态是否稳定。同时本发明提出了一种四轮独立驱动电动汽车稳定性控制系统，是利用最优力矩分配的方法综合控制四轮独立驱动电动汽车的四轮独立驱动系统与四轮独立制动系统，使得四个车轮更为协调的工作，提高了稳定性控制器在四轮独立驱动电动汽车上的准确性和实用性。CN105691381ACN105691381A权利要求书1/6页1.一种四轮独立驱动电动汽车稳定性控制方法，其特征在于，该方法利用四轮独立驱动电动汽车稳定性控制系统对四轮独立驱动电动汽车进行控制；所述四轮独立驱动电动汽车稳定性控制系统包括：上层稳定性判别模块、中层理想的纵向力及横摆力矩计算模块、下层最优力矩分配模块；包括步骤100至步骤300：步骤100：利用上层稳定性判别模块，实时的判别当前汽车是否处于稳定状态；所述上层稳定性判别模块包括相图判别稳定性模块和安全速度区域判别模块；包括步骤110和步骤120：步骤110：相图判别稳定性模块利用质心侧偏角-质心侧偏角速度相图来划分车辆运行的稳定性区域和非稳定性区域，通过质心侧偏角估计器传来的数据来判别当前的车辆是否需要横摆力矩控制器进行控制；包括步骤111和步骤112：步骤111：绘制汽车质心侧偏角-质心侧偏角速度相图；根据汽车的单轨非线性运动方程公式：绘制在不同初始条件下质心侧偏角-质心侧偏角速度相图；其中：β为汽车的质心侧偏角，为汽车的质心侧偏角速度，γ为横摆角速度，为横摆角加速度，m为汽车的质量，vx为汽车的纵向速度，Fyf为汽车前轮所受的纵向力，Fyr为汽车后轮所受的纵向力，a为前轴到汽车质心的距离，b为后轴到汽车质心的距离，Iz为汽车的转动惯量；其中，轮胎所受的纵向力采用魔术轮胎公式进行计算：Fy＝Dsin(Carctan(Bα-E(Bα-arctanBα)))其中，Fy为轮胎所受的纵向力，B、C、D、E为拟合系数，α为轮胎侧偏角；步骤112：根据绘制的相图，寻找稳定性边界方程，建立稳定性判别准则；稳定性边界的区域为：其中B1、B2为稳定性边界常数，β为汽车的质心侧偏角，为汽车的质心侧偏角速度，当测得的质心侧偏角，质心侧偏角速度处在稳定性区域之内时，不启动横摆力矩控制器；当测得的质心侧偏角，质心侧偏角速度处在稳定性区域之外时，启动横摆力矩控制器；步骤120：安全速度区域判别模块利用最大稳态转弯半径、最大的侧向加速度及侧倾指数形成的约束条件来判别当前的车速是否处在安全区域内；包括步骤121至步骤124：步骤121：根据稳态转向半径建立第一个约束条件：2CN105691381A权利要求书2/6页其中S1表示根据稳态转弯半径确定的安全速度区域，kr表示当前前轮转角下，汽车的瞬时曲率半径，δfmax为转向轮最大的转向角度，f1为由稳态转向确立的曲率半径边界方程，vx为汽车的纵向速度，L为轴距，a前轴到质心得距离，b为后轴到质心得距离，Cf为前轮侧偏刚度，Cr为后轮侧偏刚度，m为汽车的质量；步骤122：根据路面附着条件建立第二个约束条件：其中S2为由路面附着条件确定的安全速度区域，kr表示当前前轮转角下，汽车的瞬时曲率半径，f2为由路面附着条件确立的曲率半径边界方程，μ为地面附着系数，g表示重力加速度，vx为汽车的纵向速度；步骤123：根据汽车侧倾指数建立第三个约束条件：其中，其中，S3为由汽车侧倾指数确定的安全速度区域，kr表示当前前轮转角下，汽车的瞬时曲率半径，f3为由侧倾指数确立的曲率半径边界方程，vx为汽车的纵向速度，ay_c为横向加速度阈值，C1、C2、C3为正的常数，由试验获得，RImax为侧倾指数最大值，Φth为侧倾角度阈值，为侧倾角速度阈值，Φ为汽车实际的侧倾角度，为汽车实际的侧倾角速度；步骤124：求三个约束条件的交集，得安全速度区域；安全速度区域S为三个约束条件的交集：S＝S1∩S2∩S3步骤200：利用中层理想的纵向