[发明专利]轮毂电机驱动汽车集成设计与协同控制试验平台及实现方法

说明书

一种轮毂电机驱动汽车集成设计与协同控制试验平台及实现方法，所述平台包括整车控制系统、主动分布式驱动系统、EMB电子机械式制动系统、主动转向系统、动力电池组及电池管理系统、整车车架结构和悬架模块；整车控制系统包括整车控制器、操纵机构传感器和通讯系统；主动分布式驱动系统包括四个电机控制器、四个轮毂电机、四个车轮、加速踏板以及轮毂电机传感器；EMB电子机械式制动系统包括EMB控制器、四个EMB制动器、制动踏板传感器、轮缸压力传感器以及EMB制动器转角和位移传感器；主动转向系统包括转向系统操纵机构和转向执行结构、转向控制器以及转向节转角和转矩传感器；本发明平台整车车架结构简单，工艺简洁，扩展性强。

技术领域

本发明涉及轮毂电机驱动汽车技术领域，具体涉及一种轮毂电机驱动汽车集成设计与协同控制试验平台及实现方法，试验平台整车参数可调整、结构和功能可拓展，拥有主动分布式驱动、EMB电子机械式制动、主动转向等控制功能，可用于性能控制效果验证、硬件在环仿真、悬架结构改进等多项试验，是一个多用途的轮毂电机驱动汽车试验平台。

背景技术

轮毂电机驱动汽车是上世纪末开始出现的一种电动汽车车型，其每个驱动轮都有一套驱动电机进行单独驱动，最大的优势是可以轻易地单独调节各个驱动轮的驱动转矩，便于进行整车的多维动力学控制，从而大幅改善车辆的机动性、通过性和操纵稳定性。由于取消了半轴，整车结构也为各子系统布置和功能扩展提供了极为便利的条件，适于基于其进行功能更为先进的底盘协同控制研究。

目前，轮毂电机驱动汽车技术和理论上的成果，其正确性和可行性在一定程度上都受到能否试验验证的限制，轮毂电机驱动汽车相关性能和协同控制也有待开发。本发明的一种轮毂电机驱动汽车集成设计与协同控制试验平台，由自行设计和制造加工，在符合各项强度安全要求的前提下，能够完成多项验证与测试，实现多系统协同控制，旨在搭建多功能控制试验平台，验证理论的正确性可行性和进一步的项目研发。本发明的试验平台具备多个特点与优势。所述试验平台可实现分布式驱动、分布式制动、主动转向、差动助力转向及整车动力学稳定性控制等功能，试验平台的悬架可模块化，适应前后多种悬架类型的安装；所述试验平台的整车参数可部分调整，惯量参数可根据要求而调节，底盘、质心高度可调整；所述试验平台的结构简单，制造工艺简洁，可大幅缩减相关试验研究的成本和时间。

发明内容

本发明的目的在于提供一种轮毂电机驱动汽车集成设计与协同控制试验平台及实现方法，适应于轮毂电机驱动汽车的多项性能测试，实现多系统功能协同控制功能，用于验证相关理论的正确性和可行性，并可进一步依托本发明试验平台进行新型悬架结构和高级控制策略的开发。

为解决以上技术问题，本发明采用以下的技术方案：

一种轮毂电机驱动汽车集成设计与协同控制试验平台，包括整车控制系统、主动分布式驱动系统、EMB电子机械式制动系统、主动转向系统、动力电池组及电池管理系统、整车车架结构和悬架模块；

所述整车控制系统，包括整车控制器、操纵机构传感器和通讯系统；所述操纵机构传感器包括方向盘转角和转矩传感器、加速踏板传感器、制动踏板传感器和整车惯性测量单元；所述方向盘转角和转矩传感器用于检测方向盘转角和转矩；所述加速踏板传感器用于检测加速踏板开度；所述制动踏板传感器用于检测制动踏板开度；所述整车惯性测量单元用于检测整车横摆角度、整车侧倾角和质心侧偏角；整车控制系统通过通讯系统的CAN总线接收主动分布式驱动系统中四个电机控制器、EMB电子机械式制动系统中EMB控制器、主动转向系统中转向控制器、动力电池组及电池管理系统中电池管理系统的CAN信号和操纵机构传感器信号，解析驾驶意图和获取当前试验平台状态信息，一方面根据驾驶员操作识别驾驶意图，另一方面根据各系统控制器交互的车辆信息，做出最优调整，选取最优工作模式，将操作指令发送给主动分布式驱动系统的四个电机控制器、EMB电子机械式制动系统的EMB控制器和主动转向系统的转向控制器，各系统通过相应控制器再将操作指令传输给执行机构；各系统传感器再将实时状态信号分别反馈给电机控制器、EMB控制器、转向控制器、电池管理系统及整车控制器，形成闭环反馈控制，实现所述试验平台的整车控制；