[发明专利]基于反馈的电动汽车横摆稳定性实时控制装置及方法

说明书

本发明公开了一种基于反馈的电动汽车横摆稳定性实时控制装置及方法，装置包括上层控制器和下层控制器，上层控制器设有传感器单元、模型预测控制器和直接横摆力矩计算单元三个部分；下层控制器设有判断决策单元和直接横摆力矩执行单元两个部分，直接横摆力矩执行单元控制目标车轮的驱动力矩。该方法采用分层控制结构，所需要的信号由传感器提供，利用可测量的量，采用传感器实时反馈和模型预测控制算法来设计上层控制器，计算出整车运动过程中保持横摆稳定性所需要的直接横摆力矩。下层控制器保证上层控制器发出的直接横摆力矩指令通过驱动力矩的分配得以实现，保证车辆可以实现在不同工况下的稳定行驶，提高电动汽车的横摆稳定性。

技术领域

本发明涉及电动汽车及其稳定性控制技术领域，具体为基于传感器反馈的分布式驱动电动汽车横摆稳定性实时控制方法，尤其涉及一种基于反馈的电动汽车横摆稳定性实时控制装置及方法。

背景技术

在能源紧缺日益加剧、环境污染日益严重的今天，电动汽车的发展大势所趋。分布式驱动电动汽车具备四个独立的轮毂电机，同时，其电机响应速度快，转矩和转速等参数容易获取。因此，可以直接对各个车轮的驱动力矩进行独立精确控制来改善电动汽车在恶劣路面条件下的行驶性能。

车辆横摆稳定控制对于分布式驱动电动汽车非常重要，其作用主要是，保证车辆在转弯、制动和驱动时的稳定性与可控性，协助驾驶员在极限操纵情况下控制车辆，防止车辆出现过多或不足转向。

针对分布式驱动电动汽车横摆稳定性控制问题，国内外学者提出了多种控制方法，包括基于车轮滑移率的转矩分配、β法、差速转矩分配法等，这些方法主要通过车轮滑移率或质心侧偏角的估计策略来实现。然而，滑移率和质心侧偏角等运行参数并不能通过传感器准确获取并建立有效的实时反馈，这使得横摆稳定性控制精度较低。另一方面，横摆稳定性的控制需要考虑到车辆本身的约束条件，比如电机的最大输出力矩，以及车辆的安全性约束等等，传统算法难以满足这类多目标约束优化控制难题的需求。

发明内容

本发明的一个目的是解决至少上述问题，并提供至少后面将说明的优点。

本申请的目的在于提供一种基于传感器反馈的分布式驱动电动汽车横摆稳定性实时控制方法，以解决分布式驱动电动汽车行驶过程中横摆稳定性的精确控制问题。

该方法采用分层控制结构，所需要的信号由传感器提供，利用可测量的量，采用传感器实时反馈和模型预测控制算法来设计上层控制器，计算出整车运动过程中保持横摆稳定性所需要的直接横摆力矩。下层控制器保证上层控制器发出的直接横摆力矩指令通过驱动力矩的分配得以实现，保证车辆可以实现在不同工况下的稳定行驶，提高电动汽车的横摆稳定性。

为了实现根据本发明的这些目的和其它优点，提供了一种基于反馈的电动汽车横摆稳定性实时控制装置，包括:

上层控制器，其设有传感器单元、模型预测控制器和直接横摆力矩计算单元三个部分，所述传感器单元输出端连接所述模型预测控制器输入端，所述模型预测控制器的输出端连接所述直接横摆力矩计算单元输入端；

下层控制器，其设有判断决策单元和直接横摆力矩执行单元两个部分，所述判断决策单元的输入端连接所述传感器单元的输出端，所述直接横摆力矩执行单元的输入端分别连接所述判断决策单元和直接横摆力矩计算单元的输出端，所述直接横摆力矩执行单元控制目标车轮的驱动力矩。

优选的，所述传感器单元用于采集车辆运动信息，所述车辆运动信息至少包括车辆速度、测得车轮角速度ω'_i、侧向加速度与方向盘转角。

优选的，所述模型预测控制器接收所述传感器单元的输出信号，并用于计算生成保持车辆横摆稳定性的主动转向角δ_f和算得车轮角速度ω_i,i＝fl,fr,rl,rr，其中，fl表示左前，fr表示右前，rl表示左后，rr表示右后。