[发明专利]一种4WID/S电动汽车变角传动比控制方法

说明书

一种4WID/S电动汽车变角传动比控制方法，包括以下步骤：引入了一种客观的车辆操纵稳定性多目标评价指标函数，将4个评价指标函数通过加权组合成综合评价指标函数，通过综合评价指标函数测定开环蛇形工况实验中不同车速下车辆操纵稳定性的综合评价指标对应的角转动比；通过车辆动力学模型和转向电机数学模型推出100km/h车速范围内传统汽车固定传动比数学模型、定k_γ时理想传动比i₁数学模型和k_ay定k_ay时理想传动比i₂数学模型；结合定横摆角速度增益对应的转向角传动比与定侧向加速度增益对应的转向角传动比，通过车速区间变权重拟合方法拟合出车辆的角传动比曲线对4WID/S电动汽车进行控制，提升车辆的操纵稳定性。

技术领域

本发明属于电动汽车转向控制技术领域，具体涉及一种4WID/S电动汽车变角传动比控制方法。

背景技术

随着世界汽车工业的快速发展，汽车工业在新时代逐渐形成以“智能、安全、节能、环保”为核心的发展局面。智能技术逐渐融入汽车行业，为人们的出行带来更便捷、更安全、更舒适的驾乘体验的同时又进一步激发了人们对汽车安全及智能化的需求。国内外各大汽车企业、互联网企业、科研院校纷纷投入到相关领域的研究中，这些都进一步推进了智能驾驶汽车及相关技术产业的发展。对智能汽车转向系统而言，传统转向系统难以满足智能汽车电控技术需求，线控转向技术(Steer-By-Wire，SBW)应运而生。线控转向系统控制器通过电信号将转向盘模块和转向执行机构连接起来，替代转向传动机构功能，将驾驶转向意图转换成相应的电信号，控制转向电机实现车辆转向。根据不同行驶工况及理想控制目标，SBW基于自身电控特性可以通过智能控制算法实现人为转向操纵与车辆响应之间的解耦，在保证安全性前提下，可开发个性化变角传动比控制策略，又可配合线控油门、线控制动等其他线控底盘技术，结合各大线控底盘技术优势完善车辆底盘动力学集成控制，进一步提高车辆行驶稳定性和安全性。线控转向技术具有变角传动比特性，依据该特性设计控制算法即能对汽车随车速变化的转向特性进行校正，提高车辆操纵稳定性，同时又能将驾驶员理想汽车转向特性融入到算法开发中，实现转向系统特性向“车适应人”的方向不断发展，使汽车转向性能设计更加人性化、智能化。线控转向系统展现出的种种独特优势，被普遍认为是实现高级智能驾驶的核心技术之一。

线控转向系统主要由转向盘模块、SBW控制器、转向执行模块以及相关传感器组成，如图1所示。线控转向系统转向盘模块由转向盘、转矩/转角传感器、路感电机、减速机构等组成。线控转向控制系统的控制单元主要由转向系统相关传感器、线控转向系统控制器硬件、车辆状态信息采集器和通信总线组成。转向执行模块由转向电机、减速机构、转向器、转向拉杆、转向车轮等组成。通过对线控转向系统硬件结构特性分析，发现传统转向系统由于物理连接的存在，其角传动比为固定值或只能小范围变动。但线控转向系统突破了传统传动方式，其以线控转向控制单元为核心，以电信号为载体，实现变角传动比传递，为变角传动比提供广阔的控制策略设计空间，同时结合相关传感器反馈车辆运动状态信号，进一步提高汽车操纵稳定性、驾驶舒适性及转向主动安全性。线控转向系统在硬件结构上表现为体积小、布置灵活，符合汽车模块集成、节能环保、安全智能的需求。

一般地，当车辆低速转向时，要求系统有较小的角传动比，满足转向轻便性的要求，但如果角传动设置过小，容易出现小转角便使车轮转至极限位置打死的情况，对转向执行电机产生额外的负载，影响电机性能和寿命；当车辆处于高速行驶状态时，要求系统有较大的角传动比，提高车辆高速转向稳定性，同样地，过大的角传动比会使得系统响应过于迟钝，降低转向安全性。驾驶过程汽车转向增益稳定不变，可使得不同工况下转向盘转角和汽车航向角呈对应关系，减少驾驶员对转向特性发生变化而进行补偿，驾驶感更为舒适，不足转向和过度转向情况减少，同时行驶安全性得以提升。横摆角速度增益和侧向加速度增益是衡量转向特性、操纵稳定性重要指标。

发明内容