[发明专利]四轮轮毂电机驱动车辆滑动转向控制策略

权利要求书

1.基于四轮轮毂电机驱动车辆的滑动转向控制策略：其特征在于，该滑动转向控制策略应用在线控四轮转向的四轮轮毂电机驱动车辆上可以实现车辆的滑动转向，在转向空间受到限制或转向系统失灵或冰雪等恶劣路面条件下，选择滑动转向模式来控制车辆的方向性；

综合电子控制器根据转向模式开关来选择不同的转向模式。在对路面有较高要求时选择四轮转向模式，利用转向系来控制四个车轮的偏转，实现车辆转向；当转向系统失灵、运行空间受到限制或遇特殊路面时切换到滑动转向模式，通过综合电子控制器控制转向系统不工作，并根据驾驶员信息，通过滑动转向转矩分配器直接控制两侧电机的输出转矩，保证两侧车轮之间存在一定的转矩差，满足转向时两侧车轮之间的速差要求，从而实现不同转弯半径的滑动转向；当两侧车轮速度大小相等、方向相反时可实现零半径转向；这两种转向模式通过转向模式开关来进行切换，充分保证汽车的方向可控性。

2.根据权利要求1所述的基于四轮轮毂电机驱动车辆的滑动转向控制策略：其特征在于，定义了三个方向盘转角位移临界值θ₁、θ₂、θ₃，当|θ|处于三个不同区间(0，θ₁)、(θ₁，θ₂)、(θ₂，θ₃)时，内外两侧电机输出的转矩、转速特性不同，所对应的车辆转弯半径也不同；

加速踏板、制动踏板位移与电机的输出转矩呈线性关系，则驾驶员踩下加速踏板时，电机输出驱动力，方向与电机转速方向相同；驾驶员踩下制动踏板时，电机输出制动力，方向与电机转速方向相反；T_max为四个轮毂电机的最大输出转矩；T₁、T₃和n₁、n₃分别代表左侧前后两轮毂电机的输出转矩和转速；T₂、T₄和n₂、n₄分别代表右侧前后两轮毂电机的输出转矩和转速；

加速踏板位移信号控制系数A：

A=α-α0αmax-α0]]>

式中，α为加速踏板位移，α₀为加速踏板自由行程位移，α_max为加速踏板的最大行程位移，A的取值范围为[0，1]，那么其对应的单个电机输出转矩为[0，T_max]；

制动踏板位移信号控制系数B：

B=-β-β0βmax-β0]]>

式中，β为制动踏板位移，β₀为制动踏板自由行程位移，β_max为制动踏板的最大行程位移，B的取值范围为[-1，0]，那么其对应的单个电机输出转矩为[-T_max，0]；

方向盘转角位移信号控制系数x：

x=00≤θ≤θ11-θ-θ1θ2-θ1θ1<θ≤θ2-θ-θ2θ3-θ2θ2<θ≤θ3]]>

进一步的，本发明利用滑动转向转矩分配器，由综合电子控制器根据方向盘转角位移信号、加速踏板位移信号、电子档位开关信号，对内外两侧轮毂电机的总输出转矩T_in与T_out进行分配控制。

3.根据权利要求1所述的基于四轮轮毂电机驱动车辆的滑动转向控制策略：其特征在于，该控制策略通过一个滑动转向转矩分配器来实现；在此首先定义转矩的正负：若转矩与转速或转速的变化趋势方向一致，那么该转矩为正转矩，为驱动转矩；同理，若转矩与转速或转速的变化趋势方向相反，那么该转矩为负转矩，为制动转矩；

当0≤θ≤θ₁时，车辆直驶，此时综合电子控制器控制内外两侧轮毂电机输出总驱动转矩T_in＝2AT_max、T_out＝2AT_max，此时T_in与T_out的关系为：T_in＝Y_out，四个轮毂电机输出的转矩值分别为T₁＝T₃＝AT_max、₂＝T₄＝AT_max；

当θ₁＜θ＜θ₂时，综合电子控制器控制外侧轮毂电机输出总驱动转矩T_out＝2AT_max，使外侧电机产生驱动转矩，同时控制内侧轮毂电机输出总驱动转矩T_in＝2xAT_max，使内侧电机产生驱动转矩，此时T_in与T_out的关系为：T_in＜T_out，保证了内外两侧电机的转矩差，以实现滑动转向，四个轮毂电机输出的转矩值分别为T₁＝T₃＝AT_max、T₂＝T₄＝xAT_max；

当θ＝θ₂时，综合电子控制器控制外侧轮毂电机输出总驱动转矩T_out＝2AT_max，使外侧电机产生驱动转矩，同时控制内侧轮毂电机输出总驱动转矩T_in＝0，此时内侧车轮速度方向与外侧车轮速度方向一致，四个轮毂电机输出的转矩值分别为T₁＝T₃＝AT_max、T₂＝T₄＝0；

当θ₂＜θ＜θ₃时，综合电子控制器控制外侧轮毂电机输出总驱动转矩T_out＝2AT_max，使外侧电机产生驱动转矩，同时控制内侧轮毂电机输出总制动力矩T_in＝-2xAT_max，使内侧电机产生制动转矩，此时内侧车轮速度方向与外侧车轮速度方向一致，四个轮毂电机输出的转矩值分别为T₁＝T₃＝AT_max、T₂＝T₄＝-xAT_max；

当θ＝θ₃时，综合电子控制器控制外侧轮毂电机输出总驱动转矩T_out＝2AT_max，使外侧电机产生驱动转矩，同时控制内侧轮毂电机输出制动力矩T_in＝-2xAT_max，使内侧电机产生制动转矩，内侧电机转速n_in＝0，四个轮毂电机输出的转矩值分别为T₁＝T₃＝AT_max、T₂＝T₄＝-xAT_max；

同理，仍以车辆右转为例，当驾驶员踩下制动踏板时，表明车辆要开始减速；综合电子控制器根据方向盘转角位移信号和制动踏板位移信号，利用制动踏板位移信号控制系数B和方向盘转角位移信号控制系数x，通过滑动转向转矩分配器控制内外侧两轮毂电机输出总转矩T_in＝2BT_max、T_out＝2xBT_max，通过四个轮毂电机控制器控制四个轮毂电机分别输出转矩值T₁＝T₃＝xBT_max、T₂＝T₄＝BT_max，保证两侧车轮之间存在一定的转矩差，满足转向时两侧车轮之间的速差要求，从而实现不同转弯半径的滑动转向。