[发明专利]轮毂电机驱动电动汽车差动驱动转向及稳定性的控制方法

说明书

本发明公开了一种轮毂电机驱动电动汽车差动驱动转向及稳定性的控制方法，通过对运行车辆的相轨迹是否超出稳定域的判断，将处于稳定域内的车辆视为线性模型，对其进行线性模型的差动驱动转向控制；将处于稳定域外的车辆，利用产生的直接横摆力矩对车辆转向进行主动干预，使其从不稳定状态回到稳定状态。本发明采用联合控制，使依靠差动驱动转向的非线性车辆在转向轮允许的转角范围内，在不同附着系数路面上都能够很好地跟踪参考模型的质心侧偏角和横摆角速度，有效地提高整车的稳定性，保证行车的安全性。

技术领域

本发明涉及一种差动驱动转向控制，特别是涉及一种轮毂电机驱动电动汽车差动驱动转向及稳定性的控制方法，属于电动汽车技术领域。

背景技术

轮毂电机驱动电动汽车省去了传统汽车的传动系统，动力直接由安装在车轮内的轮毂电机提供以驱动车轮。当车辆所采用的线控转向系统由于转向电机发生故障而无法转向时，车辆即使接收到驾驶员的转向信号也无法实现正常的转向，而此时则完全可以通过左右前轮驱动力矩差使得两前轮分别绕各自的转向节转过不同角度的方式来实现正常的转向，即所谓的差动驱动转向DDS(Differential Drive Steering)。

传统转向系统的特点是驾驶员操纵方向盘驱动转向器，进而通过连接在左右前轮转向节上的左右横拉杆拉动左右前轮绕转向主销转动以实现车辆的转向。对于传统车辆而言，在前轮转角的输入下车辆会产生相应的质心侧偏角和横摆角速度。但是，对于差动驱动转向的车辆而言，则是在左右前轮毂电机的差动驱动力矩的输入下使得前轮绕转向主销转动来实现车辆的转向。而车辆转向所需的驱动力矩差完全可以通过基于参考模型的滑模变结构控制器来获得，其中参考模型可以选择具有中性转向特性的二自由度车辆模型。

不考虑轮胎非线性时，如果差动驱动转向车辆原本具有过多转向特性，通过DDS控制后，在驱动力矩差的作用下使得前轮偏转的同时，其前轮转角相对于传统转向汽车而言可以变小，且至少能保证质心侧偏角和横摆角速度中的一个能很好地跟踪参考模型；如果差动驱动转向车辆具有不足转向特性，DDS控制也可保证质心侧偏角和横摆角速度中的一个能很好地跟踪参考模型，但在驱动力矩差的作用下使得前轮偏转的同时，其前轮转角相对于传统转向汽车而言却变大了，甚至会超出转向轮所能转过的最大转角，因此此时DDS控制效果不理想。

而对于实际车辆而言，轮胎具有非线性。当车辆处于极限运动状态，如高速急转弯、急刹车等情况下，轮胎侧向力容易达到饱和，此时很难再通过增加驱动力矩差进而增大前轮转角的方法来改变不足转向的趋势。因此，仅仅依靠DDS控制来调整车辆的运动状态已很难保证其稳定性。

发明内容

本发明的主要目的在于，克服现有技术中的不足，提供一种轮毂电机驱动电动汽车差动驱动转向及稳定性的控制方法，使依靠差动驱动转向的非线性车辆在转向轮允许的转角范围内，在不同附着系数路面上都能够很好地跟踪参考模型的质心侧偏角和横摆角速度。

为了达到上述目的，本发明所采用的技术方案是：

一种轮毂电机驱动电动汽车差动驱动转向及稳定性的控制方法，包括以下步骤：

1)确定不同车速，不同附着系数路面条件下，差动驱动力矩为零时的差动转向车辆的稳定边界及其稳定域；

2)获取运行车辆的方向盘转角信号，车速信号，车辆横摆角速度γ，车辆质心侧偏角β，根据方向盘转角信号判断该运行车辆是否进行转向；

3)若判定该运行车辆不转向，则保持现状运行并返回步骤2)；

若判定该运行车辆转向，则将方向盘转角信号输入参考模型，计算出质心侧偏角参考值β_d和横摆角速度参考值γ_d；