[发明专利]一种基于AFS和DYC的轮毂式电动汽车协调控制方法

说明书

本发明公开了一种基于AFS和DYC的轮毂式电动汽车协调控制方法，属于电动汽车控制领域，该装置主要含质心侧偏角观测模块、侧向加速度传感器、状态辨识模块、AFS模块、DYC模块以及协调控制模块。主要步骤：1、质心侧偏角观测模块和侧向加速度传感器将车辆状态信息传递至状态辨识模块；2、状态辨识模块根据收集的状态信息，划分车辆行驶区域；3、协调控制模块根据状态辨识模块的判定结果，设计AFS控制器和DYC控制器的权重分配方案。本发明的主要优点有：其一，将质心侧偏角和侧向加速度两种变量同时纳入到车辆行驶状态判定之中；其二，协调控制策略不仅保证车辆安全稳定性，还能提升乘坐舒适性。

技术领域

本发明涉及轮毂式电动汽车的底盘协调控制，特别涉及车辆行驶状态判定和AFS控制器、DYC控制器的协调权重设计，属于汽车主动安全控制领域。

背景技术

众所周知，车辆主动安全系统在减少交通事故中扮演十分重要的角色，能够在车辆快要失去控制之前，主要进行干预。近些年来，随着电子技术的发展，各种新技术不断应用到汽车上以提高其行驶安全性，如AFS、DYC、ESP等，它们都是通过控制汽车的侧向力来实现对横摆运动的控制。

主动前轮转向系统(AFS)是指在车辆轮胎侧向力的线性范围内，通过产生不依赖于方向盘转角的附加前轮转角，改变车辆的侧向力，提高转向稳定性。然而，AFS在轮胎侧向力达到极限值之后的控制效果是有限的，这时需要借助其他主动安全控制系统。

直接横摆力矩控制(DYC)是一种车辆横向稳定性的控制方法，借助于驾驶员操纵信号以及车辆状态信息，然后利用左右轮之间驱动力或者制动力的差异，以此产生的附加横摆力矩来提高转弯过程的稳定性。尽管DYC在极限工况下依然可以保持较好的控制能力，但是会对车辆的纵向运动产生较大影响，造成车速降低，影响乘车舒适性等问题。

发明内容

为了解决电动汽车AFS和DYC的协调控制问题，本发明提出了一种基于AFS和DYC的轮毂式电动汽车协调控制装置，来解决AFS和DYC之间相互耦合的问题，该装置可以最大程度发挥各子系统的功能，不仅提高了车辆行驶在极端工况下稳定性，还增加了乘客的乘车舒适性。

本发明的技术方案包括以下部分：

一种基于AFS和DYC的轮毂式电动汽车协调控制装置，该装置主要含质心侧偏角观测模块、侧向加速度传感器、状态辨识模块、AFS模块、DYC模块以及协调控制模块，其中，

质心侧偏角观测模块：用于实时观测质心侧偏角的值，并将质心侧偏角及其导数的值发送到状态辨识模块；

侧向加速度传感器：用于采集检测车辆的实际侧向加速度，并将其值发送到状态辨识模块；

状态辨识模块：将收集到的质心侧偏角及其导数的值和侧向加速度的值进行分析，并根据上述状态变量对车辆行驶区域进行判定划分；

协调控制模块：根据状态辨识模块划分的结果，对AFS控制器和DYC控制器的两者权重进行设计；

AFS模块：提供一个独立于驾驶员之外的附加前轮转向角；

DYC模块：将附加横摆力矩转化为制动/驱动力矩分配给四轮。

进一步，一种基于AFS和DYC的轮毂式电动汽车协调控制装置，包括以下步骤：

步骤1、构建车辆线性二自由度车辆动力学模型，根据实际横摆角速度与其理想值的误差，设计一种基于扰动观测的主动前轮转向二阶滑模控制器；

步骤2、构建车辆非线性七自由度车辆动力学模型，根据实际横摆角速度与其理想值的误差，设计一种新的自适应超螺旋直接横摆力矩滑模控制器；

步骤3、构建参数性能指标分析模块，将状态观测器观测的实际质心侧偏角及其导数的值以及侧向加速度传感器获取的实时值传递至状态辨识模块；