[发明专利]电动客车双源智能转向系统及转向协同控制方法

说明书

本发明公开了一种电动客车双源智能转向系统，包括环境感知单元、上层控制器、下层控制器、第一逆变器、第二逆变器、48伏低压蓄电池相连接、高压动力电池组相连接、开绕组永磁同步电机、减速器、转矩传感器、转向横拉杆，转向横拉杆、滚珠丝杠和转向传动机构，各转向传动机构分别连接一个转向车轮。本发明还公开了转向协同控制方法，包括多性能目标下的纵横向协同自评判优化决策方法和高低双源主从协同控制方法。本发明为实现L4级自动驾驶提供基础，既能满足电动客车转向时的大功率需求，又利用高低压双动力源协同工作降低转向时的功耗，节省能源，并且可靠性更高，不会使电动客车因单一动力源故障而发生转向事故。

技术领域

本发明属于车辆智能化转向技术领域，具体涉及一种高压动力电池和48V低压蓄电池双 源供电下双逆变器开绕组永磁同步电机驱动新型智能转向系统及其协同控制方法。

背景技术

自动驾驶是汽车业未来的发展方向，美国汽车工程师学会对自动驾驶汽车进行了分级， 共1－5级，第5级为最高级，无须人类驾驶者进行任何操作。目前国内正在大力推进的是第 4级(即L4)，在限定的道路和环境中进行无人驾驶。

电驱式智能转向是实现电动客车L4级自动驾驶的核心关键技术。目前存在的主要问题 表现在：

对于现行电动客车高压动力电池为主、低压24V蓄电池为辅的供电体系，单纯的24V 供电无法满足前向载荷较大所带来的电驱式智能转向驱动电机功率需求，若采用单纯的高压 动力电池为智能转向电机供电，在中低速特征明显的典型城市工况下，由于客车转向阻力较 大带来的大功率需求而使转向电机时常工作在大电流运行模式，造成能耗过大问题，并且单 一供电模式存在电源发生故障下所带来的可靠性问题。

发明内容

本发明的目的在于解决目前L4级自动驾驶电动客车电驱式智能转向技术研发中存在的 转向电机功率限制与可靠性技术瓶颈问题，提出一种高压动力电池为主、48V低压蓄电池(48V 代表未来的车载低压电源发展趋势)为辅的双源供电下、双逆变器开绕组永磁同步电机(支 持双源输入高功率输出)驱动新型智能转向系统。

为实现上述目的，本发明的电动客车双源智能转向系统包括环境感知单元，环境感知单 元包括车载的激光雷达、毫米波雷达、摄像头、车路通信模块和车车通信单元；

环境感知单元通过线路连接有上层控制器，上层控制器通过线路连接有下层控制器；

下层控制器连接有第一逆变器和第二逆变器；第一逆变器的输入端与48伏低压蓄电池 相连接，第二逆变器的输入端与高压动力电池组相连接；

第一逆变器和第二逆变器均与开绕组永磁同步电机的定子绕组的两端相连接；开绕组永 磁同步电机的输出轴连接有减速器，减速器的转向主销通过转矩传感器连接转向横拉杆，转 向横拉杆的两端分别通过滚珠丝杠连接有转向传动机构，各转向传动机构分别连接一个转向 车轮；

转向横拉杆两端的转向传动机构用于控制电动客车的转向车轮；减速器的转向主销上设 有转角传感器，转角传感器用于产生转矩信号H，转角传感器通过线路与下层控制器相连接；

环境感知单元将车路通信信号A、车车通信信号B、激光雷达信号C、毫米波雷达信号 D和摄像头信号E的集合即环境综合信息F传递给上层控制器；

上层控制器通过环境综合信息F获取电动客车具体行驶环境、车体位移和姿态信息，通 过多性能目标下的纵横向协同自评判优化决策方法得到期望转角信号G并将期望转角信号G 传递给下层控制器；

下层控制器接收期望转角信号G以及转角传感器反馈的转矩信号H，通过高低双源主从 协同控制方法调整第一逆变器第二逆变器的输出功率分配，控制两个逆变器的输出，产生最 优协同转向电机力矩，跟踪上层控制器给定的期望转角。

本发明还公开了上述电动客车双源智能转向系统的转向协同控制方法，按以下步骤进 行：