[发明专利]一种四轮独立驱动、独立转向电动汽车协调控制系统

说明书

技术领域

本发明属于电动汽车的整车控制领域，特别涉及一种四轮独立驱动、独立转向电动汽车协调控制系统。

背景技术

伴随着日益严重的大气污染和能源危机，传统汽车行业的可持续发展面临的形势越来越严峻。电动车是解决上述问题的有效途径，得到了越来越广泛的研究与发展。目前大部分电动车是后两轮或前两轮的驱动方式。基于能量传递效率和车体空间限制等考虑，近年来无刷直流轮毂电机四轮独立驱动、独立转向式电动车已经成为了国内外研究的热点。轮毂驱动电机的出现改变了汽车传统的驱动方式，电机安装在车轮的轮毂内，其转子为外转子，转矩直接输出到车轮，舍弃了传统的离合器、减速器、传动桥、差速器等复杂的机械部件，不仅整车重量减轻了，而且降低了机械传动损耗，并具有灵活的行驶特点。

采用四轮独立驱动、独立转向电动汽车具有以下的显著优点：

(1)四个驱动轮的驱动电机单独可控，为车辆的转矩优化分配提供了很好的条件。协调控制器可以根据车辆的行驶状况动态地分配各个驱动轮间的驱动转矩和转向角，使能量流通过优化分配到每个驱动轮。

(2)四个驱动电机单独可控，为现代电动车的安全系统集成创造了条件，如汽车牵引控制（TCS）和汽车稳定性系统（ESP），可以在制动力干涉之前结合驱动力控制采取驱动转矩协调干涉，通过减少制动力在主动安全控制中的参与范围，起到减少能量损耗的作用。

(3)转矩分配的执行机构就是电机驱动轮本身，不存在增加车辆成本、重量以及能量消耗等问题。

但是四轮独立驱动、独立转向电动汽车相比于其它驱动方式的汽车，其控制量有所增加，控制系统也更为复杂，目前的四轮独立驱动、独立转向电动汽车更多的研究工作主要集中在驱动电机的控制、差速控制问题以及整车控制器的设计等方面。而没有对众多控制量的整车控制系统进行相关的优化设计。传统电动汽车的控制系统大多采用整车控制器加电机控制器的控制方案，其中整车控制器既要处理车载照明和制冷与制热装置开关、电池管理、再生制动系统等一系列辅助功能，又要接受驾驶员指令集对电动汽车的运行进行实时控制，这样不仅使得整车控制器结构设计复杂，控制策略相对繁琐，还有可能引起驾驶员的实时操作响应延迟，整车的控制性能变差，这就阻碍了整个电动汽车行业的进一步发展。

发明内容

为了克服上述现有技术的不足，本发明的目的是提供一种四轮独立驱动、独立转向电动汽车协调控制系统，提高能量利用效率和驾驶的舒适性，并提高四轮独立驱动、独立转向电动汽车驾驶的安全性。

为实现上述目的，本发明采用如下的技术方案：

本发明包括依次相连的全局信号反馈模块、整车控制模块、协调控制模块和电机控制模块；

所述整车控制模块包括整车控制器以及与整车控制器相连的电池管理系统、车载照明装置、制冷与制热装置；其中，整车控制器的输入端与全局信号反馈模块的输出端相连，整车控制器的输出端与协调控制模块的输入端相连；

所述协调控制模块包括协调控制器以及分别与协调控制器相连的驾驶员指令集和再生制动系统，其中，协调控制器有两个输入端和两个输出端，一个输入端与整车控制器相连，另一个输入端分别与制动传感器、第一加速传感器、换挡位置传感器和转向角度传感器相连，制动传感器、第一加速传感器、换挡位置传感器和转向角度传感器检测驾驶员指令集中指令信号，并将信号发送给协调控制器，协调控制器的一个输出端与电机控制模块相连，另一个输出端与再生制动系统相连。

所述电机控制模块包括四组分别控制四个车轮的电机控制系统，每组电机控制系统包括一个电机控制器和由电机控制器控制的一个车轮电机，每个车轮电机通过局部信号反馈模块将每个车轮电机的温度、转速和转矩信号发送给相应的电机控制器；每个电机控制器均和协调控制器相连。

所述局部信号反馈模块包括温度传感器、速度传感器、转矩传感器。

所述全局信号反馈模块包括采集车辆行驶信息的车轮转速传感器、转向角度传感器、横摆角速度传感器、纵向加速传感器和横向加速传感器。

当驾驶员指令集发出制动控制指令时，制动传感器检测到控制指令的信号后，将信号传递给协调控制器，协调控制器调用再生制动系统对电动汽车进行制动。

相对于现有技术，本发明具有的有益效果：