[发明专利]轮毂四驱纯电动汽车扭矩矢量控制系统及控制方法

权利要求书

1.一种轮毂四驱纯电动汽车扭矩矢量控制系统，其特征在于：它包括车辆状态监测器(2)、摩擦系数估计器(3)、差扭横摆力矩决策模块(4)、力矩控制分配器模块(6)和力矩协调控制模块(7)，其中，车辆状态监测器(2)用于实时获得车辆运动信息；

摩擦系数估计器(3)用于获得路面附着系数；

差扭横摆力矩决策模块(4)用于根据驾驶员输入方向盘转角、车辆运动信息、路面附着系数、侧向轮胎力、纵向轮胎力通过建立运动学参数关系获得车辆差扭横摆力矩；

力矩控制分配器模块(6)用于根据四轮轮毂电机制动和驱动力矩需求、车辆运动信息、路面附着系数、轮胎参数信息、电池SOC值、差扭横摆力矩获得各车轮理想力矩分配值；

力矩协调控制模块(7)用于根据各车轮理想力矩分配值、车辆运动信息、路面附着系数、轮胎参数信息作为电子稳定控制系统、制动防抱死系统、车身电子稳定系统触发介入的判断条件，当电子稳定控制系统、制动防抱死系统或车身电子稳定系统介入时轮毂四驱纯电动汽车扭矩矢量控制系统退出，通过介入的电子稳定控制系统、制动防抱死系统或车身电子稳定系统控制车辆；

所述建立运动学参数关系的过程为分析将车辆简化为线性二自由度汽车模型，研究车辆在转弯时侧向与横向运动受力关系，以车辆外力在垂直于车辆行驶方向合力与绕质心的力矩和建立受力方程式，求得车辆理想横摆角速度，然后通过车辆陀螺仪传感器获得的车辆实际横摆角速度，通过将理想横摆角速度和实际横摆角速度差值作为PID控制算法输入参数决策出四轮轮毂电机差扭横摆力矩。

2.根据权利要求1所述的轮毂四驱纯电动汽车扭矩矢量控制系统，其特征在于：它还包括驾驶员意图识别模块(1)，驾驶员意图识别模块(1)用于获得油门踏板状态信息、制动踏板状态信息、档位信息和方向盘转角信息，并依据驱动、制动MAP图输出四轮轮毂电机制动和驱动力矩需求。

3.根据权利要求1所述的轮毂四驱纯电动汽车扭矩矢量控制系统，其特征在于：它还包括制动能量回收控制模块(5)，所述制动能量回收控制模块(5)用于将驾驶员制动力矩需求根据前轴轴载荷分配到前后轴，还用于在车辆发生制动时，通过力矩控制分配器模块(6)将轮毂电机反向力矩机械能转化为电池化学能。

4.根据权利要求1所述的轮毂四驱纯电动汽车扭矩矢量控制系统，其特征在于：车辆运动信息包括纵向车速、侧向车速、质心侧偏角；

所述车辆动力部分状态信息包括车轮转速、纵向加速度、横摆角速度、侧向加速度；

所述轮胎参数信息包括纵向轮胎力和侧向轮胎力。

5.根据权利要求1所述的轮毂四驱纯电动汽车扭矩矢量控制系统，其特征在于：所述车辆状态监测器(2)用于根据驾驶员输入方向盘转角、轮胎参数信息和车辆动力部分状态信息，实时获得车辆运动信息。

6.根据权利要求1所述的轮毂四驱纯电动汽车扭矩矢量控制系统，其特征在于：摩擦系数估计器(3)用于根据路面状况传感器获得路面附着系数。

7.根据权利要求1所述的轮毂四驱纯电动汽车扭矩矢量控制系统，其特征在于：摩擦系数估计器(3)根据驾驶员输入方向盘转角、轮胎参数信息和车辆动力部分状态获得路面附着系数。

8.根据权利要求1所述的轮毂四驱纯电动汽车扭矩矢量控制系统，其特征在于：力矩控制分配器模块(6)获得各车轮理想力矩分配值的具体方法为：

力矩控制分配器模块(6)判断车辆是否发生滑转，若车轮发生滑转，需要将滑转车辆控制到不滑，考虑驾驶员驾驶需求力矩与实际动力电池允许最大驱动力矩、最大防滑驱动力矩、车辆差扭横摆力矩，获得各车轮理想力矩分配值；若车轮不发生滑转，考虑驾驶员驾驶需求力矩、实际动力电池允许最大驱动力矩和车辆差扭横摆力矩获得各车轮理想力矩分配值。

9.一种权利要求1所述系统的轮毂四驱纯电动汽车扭矩矢量控制方法，其特征在于，它包括如下步骤：

步骤1：驾驶员意图识别模块(1)获得油门踏板状态信息、制动踏板状态信息、档位信息和方向盘转角信息，并依据驱动、制动MAP图输出四轮轮毂电机制动和驱动力矩需求；

步骤2：车辆状态监测器(2)根据驾驶员输入方向盘转角、轮胎参数信息和车辆动力部分状态信息，实时获得车辆运动信息；

步骤3：摩擦系数估计器(3)获得路面附着系数；

步骤4：差扭横摆力矩决策模块(4)根据驾驶员输入方向盘转角、车辆运动信息、路面附着系数、侧向轮胎力、纵向轮胎力通过建立运动学参数关系获得车辆差扭横摆力矩；

步骤5：力矩控制分配器模块(6)根据四轮轮毂电机制动和驱动力矩需求、车辆运动信息、路面附着系数、轮胎参数信息、电池SOC值、差扭横摆力矩获得各车轮理想力矩分配值；

步骤6：力矩协调控制模块(7)用于根据各车轮理想力矩分配值、车辆运动信息、路面附着系数、轮胎参数信息作为电子稳定控制系统、制动防抱死系统、车身电子稳定系统触发介入的判断条件，当电子稳定控制系统、制动防抱死系统或车身电子稳定系统介入时轮毂四驱纯电动汽车扭矩矢量控制系统退出，通过介入的电子稳定控制系统、制动防抱死系统或车身电子稳定系统控制车辆。