[发明专利]一种四轮独立驱动电动汽车控制方法及系统

说明书

本发明公开了一种四轮独立驱动电动汽车控制方法及系统。该方法包括：获取车辆行驶环境信息、车辆自身运行状态信息以及驾驶员行驶期望信息；跟踪车身姿态；根据上层模块信息切换车辆工况；计算出符合驾驶员期望的车辆期望纵向力矩、横向力矩以及横摆力矩；对车辆力矩进行优化分配；产生电机输出力矩所需的电枢电压信号，对电机进行控制。本发明将车辆的行驶过程划分为几个独立的行驶工况，不再局限于在全局范围内以一种单一的控制策略实现多行驶工况下的运行及控制，将其转化为多控制模式以及多控制策略之间的协调切换，在满足驾驶员驾驶期望的同时，对车辆行驶过程中的驱动力矩的协调分配进行优化，提升车辆行驶的稳定性、操作性和安全性。

技术领域

本发明涉及电驱动汽车控制领域，尤其涉及一种四轮独立驱动电动汽车的控制方法及系统。

背景技术

随着环境问题和能源危机的加剧，新能源汽车迎来了前所未有的发展机遇，四轮独立驱动电动汽车是其中一个研究热点。四轮独立驱动电动汽车具有两个转向电机，四个驱动电机，结构简单，易于控制，执行器数量明显大于其自由度，车辆可控潜力巨大。现有的四轮独立驱动电动汽车控制方法单一，无法在车辆执行器产生故障时有效控制车身姿态、满足驾驶员的驾驶期望，使车辆的操纵性和安全性大大降低。

发明内容

本发明为解决四轮独立驱动电动汽车控制策略单一，无法在所有工况下满足驾驶员的行驶期望，无法有效提升车辆安全性的问题，提出一种基于四轮独立驱动电动汽车控制方法及其实现方式。车辆采用分布式驱动系统，将车辆执行器失效划分为几个独立的工况，将其转化为多控制模式以及多控制策略之间的协调切换，在车辆执行器失效并满足驾驶员驾驶期望的同时，对车辆行驶过程中的驱动力矩的协调分配进行优化，提升车辆的安全性和稳定性。

本发明的技术方案如下：

一种四轮独立驱动电动汽车控制方法，包括以下步骤：

获取车辆行驶环境信息、车辆自身运行状态信息以及驾驶员行驶期望信息；

跟踪车身姿态；基于滑模变结构控制算法建立，根据车辆获取的驾驶员操作信息对车辆姿态进行跟踪，直接得到车辆所需的纵向力矩、侧向力矩以及横摆力矩；

根据上层模块信息切换车辆工况；基于混杂原理的切换控制建立，根据车辆的离散状态量进行失效工况切换；

计算出符合驾驶员期望的车辆期望纵向力矩、横向力矩以及横摆力矩；

对车辆力矩进行优化分配；基于重构控制分配原理建立，所有执行器失效工况目标函数一致，根据判定的失效工况确定限制条件，最后得到未失效执行器的驱动力矩；不可补偿的工况则令车辆紧急停车；

产生电机输出力矩所需的电枢电压信号，对电机进行控制。

更进一步的，所属工况包括未失效工况、单驱动电机失效工况、双驱动电机失效工况、多驱动电机失效工况、单转向电机失效工况以及双转向电机失效工况，其中，双驱动电机失效工况包括同侧双驱动电机失效工况和异侧双电机失效工况，异侧双电机失效工况包括同轴双电机失效工况和异轴双电机失效工况。

更进一步的，所述失效工况包括部分失效工况和完全失效工况；当电机期望输出转矩小于电机可输出转矩，且电机可输出转矩小于电机最大输出转矩时，则定义此时的工况为执行器部分失效工况；当电机期望输出转矩大于电机可输出转矩，且电机可输出转矩小于电机最大输出转矩时，则定义此时的工况为执行器完全失效工况。

更进一步的，所述对车辆力矩进行优化分配包括：

在未失效工况下，采用基于轮胎附着裕度的轮胎力控制算法；

在单驱动电机失效工况、双驱动电机失效工况下，采用重新构建限制条件的轮胎力分配算法。

一种四轮独立驱动电动汽车的控制系统，包括：