[发明专利]一种装备非充气车轮的车辆纵-垂集成控制系统及方法

说明书

本发明公开了一种装备非充气车轮的车辆纵‑垂集成控制系统及方法，车辆装备含有轮毂电机驱动的非充气弹性车轮，所述纵‑垂控制系统包括电子油门、车用惯性传感器、车速传感器、陀螺仪、主动悬架控制器、轮胎力分配控制器、四个轮毂电机控制器、以及四个轮毂电机。车身主动悬架控制器用于获得的期望的纵向力、垂向力和俯仰力矩。轮胎力分配控制器采用最小化轮胎负荷率的方式进行力的分配。本发明提出的控制系统及方法能够保证高速行驶下车辆由于加速或制动等动作引起车身产生持续的垂向加速度，使俯仰运动尽可能减小，避免车辆在上述情况下产生较大的姿态变化使得车辆失稳发生安全事故。

技术领域

本发明涉及汽车轮胎安全性以及智能控制领域技术，尤其涉及一种装备非充气车轮的车辆纵-垂集成控制系统及方法。

背景技术

轮胎的安全性是车辆安全研究的重要课题，当车辆在高速行驶发生爆胎时，乘员的死亡率相当高。因此，一种新型安全轮胎的提出即为迫切。非充气弹性车轮(NPEW)由于采用非充气式结构，不会发生爆胎的危险。

分布式驱动电动汽车作为电动化方向发展的一个重要分支，其各驱动轮转矩独立可控，这为车辆底盘动力学控制带来了巨大优势。现阶段，大多数底盘控制研究都是纵-横向的稳定性控制。然而，纵-垂的集成控制却鲜有研究。因此，在该背景下，把NPEW装配在分布式驱动电动车上，研究其在纵-垂集成控制下的运动效果，设计出高性能的新型底盘控制系统是十分有意义的。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是针对背景技术中所涉及到的缺陷，提供一种装备非充气车轮的车辆纵-垂集成控制系统及方法，以改善汽车在高速行驶时加速、制动情况下的安全性能。

本发明为解决上述技术问题采用以下技术方案：

一种装备非充气车轮的车辆纵-垂集成控制系统，所述车辆的四个轮胎均采用非充气弹性车轮，所述纵-垂集成控制系统包括电子油门、车用惯性传感器、车速传感器、陀螺仪、主动悬架控制器、轮胎力分配控制器、左前轮毂电机控制器、左后轮毂电机控制器、右前轮毂电机控制器、右后轮毂电机控制器、左前轮毂电机、左后轮毂电机、右前轮毂电机和右后轮毂电机；

所述电子油门用于将车辆的加速度传递给所述主动悬架控制器；

所述车速传感器用于测得纵向车速，并将其传递给所述主动悬架控制器；

所述车用惯性传感器用于实时测得电动汽车的垂向速度、垂向加速度，并将其传递给所述主动悬架控制器；

所述陀螺仪用于实时测得车辆的俯仰角速度，并将其传递给所述主动悬架控制器；

所述主动悬架控制器通过CAN总线分别和电子油门、车用惯性传感器、车速传感器、陀螺仪、轮胎力分配控制器相连，用于根据电子油门、车用惯性传感器、车速传感器、陀螺仪的感应数据计算出电动汽车期望的总纵向力、总垂向力、总俯仰力矩，并将其传递给所述轮胎力分配控制器；

所述轮胎力分配控制器通过CAN总线分别和所述左前轮毂电机控制器、左后轮毂电机控制器、右前轮毂电机控制器、右后轮毂电机控制器相连，用于根据接收到的电动汽车期望的总纵向力、总垂向力、总俯仰力矩控制左前轮毂电机控制器、左后轮毂电机控制器、右前轮毂电机控制器、右后轮毂电机控制器工作；

所述左前轮毂电机控制器、左后轮毂电机控制器、右前轮毂电机控制器、右后轮毂电机控制器分别和所述左前轮毂电机、左后轮毂电机、右前轮毂电机、右后轮毂电机一一对应相连，分别用于控制左前轮毂电机、左后轮毂电机、右前轮毂电机、右后轮毂电机工作；

所述左前轮毂电机、左后轮毂电机、右前轮毂电机、右后轮毂电机分别一一对应设置在电动汽车的左前轮、左后轮、右前轮、右后轮上。

所述主动悬架控制器包括纵向力控制器、垂向力控制器和俯仰力矩控制器，其中，所述纵向力控制器用于计算期望的总纵向力，所述垂向力控制器用于计算期望的总垂向力，所述俯仰力矩控制器的期望的总俯仰力矩；