[发明专利]一种四轮独立驱动电动汽车的协调控制方法

摘要

本发明公开了一种四轮独立驱动电动汽车的协调控制方法，包括步骤：一、驾驶员操作参数设置电路模块，输入电动汽车的期望纵向速度和期望横向速度，参数设置电路模块再输出给控制器；二、驾驶员操作方向盘，输入方向盘转角信号，方向盘转角传感器对驾驶员输入的方向盘转角信号进行实时检测，并将检测到的方向盘转角信号输出给控制器；三、控制器对电动汽车的期望纵向速度和期望横向速度，以及方向盘转角信号进行分析处理，得到电动汽车的四个轮胎的侧偏角和中心速度；四、控制器根据电动汽车的四个轮胎的侧偏角和中心速度，输出对电动汽车的控制信号，控制电动汽车行驶。本发明方法步骤简单，设计新颖合理，实现方便，能够实现电动汽车的稳定行驶。

主权项

1.一种四轮独立驱动电动汽车的协调控制方法，该方法包括以下步骤：步骤一、驾驶员操作参数设置电路模块(2)，输入电动汽车的期望纵向速度vxe和期望横向速度vye，参数设置电路模块(2)将电动汽车的期望纵向速度vxe和期望横向速度vye输出给控制器(1)；步骤二、驾驶员操作方向盘，输入方向盘转角信号，方向盘转角传感器(3)对驾驶员输入的方向盘转角信号进行实时检测，并将检测到的方向盘转角信号输出给控制器(1)；其特征在于，还包括以下步骤：步骤三、控制器(1)对电动汽车的期望纵向速度vxe和期望横向速度vye，以及方向盘转角信号进行分析处理，得到电动汽车的四个轮胎的侧偏角和中心速度；其具体过程为：步骤301、控制器(1)根据二自由度的电动汽车模型计算得到电动汽车的期望横摆角速度γe；其中，二自由度的电动汽车模型为：m为电动汽车的质量，a为电动汽车的质心到前轴的距离，b为电动汽车的质心到后轴的距离，Cf为电动汽车的前车轴侧偏刚度，Cr为电动汽车的后车轴侧偏刚度，β为电动汽车的侧偏角，σ为控制器(1)接收到的方向盘转角信号，Iz为电动汽车绕Z轴的转动惯量；步骤302、控制器(1)根据电动汽车轮胎的垂直载荷模型计算得到第1个轮胎的垂直载荷Fz1、第2个轮胎的垂直载荷Fz2、第3个轮胎的垂直载荷Fz3和第4个轮胎的垂直载荷Fz4；其中，第1个轮胎的垂直载荷Fz1的模型为：第2个轮胎的垂直载荷F_z2的模型为：第3个轮胎的垂直载荷F_z3的模型为：第4个轮胎的垂直载荷F_z4的模型为：g为重力加速度，hcg为电动汽车的质心高度，d为电动汽车的左右轮距；步骤303、控制器(1)根据电动汽车轮胎的期望侧偏角求解模型计算得到第1个轮胎的期望侧偏角α1e、第2个轮胎的期望侧偏角α2e、第3个轮胎的期望侧偏角α3e和第4个轮胎的期望侧偏角α4e；其中，第1个轮胎的期望侧偏角α_1e的求解模型为：第2个轮胎的期望侧偏角α_2e的求解模型为：第3个轮胎的期望侧偏角α_3e的求解模型为：第4个轮胎的期望侧偏角α_4e的求解模型为：步骤304、控制器(1)根据电动汽车的Dugoff轮胎模型计算得到第1个轮胎的轮胎纵向力Fx1、第2个轮胎的轮胎纵向力Fx2、第3个轮胎的轮胎纵向力Fx3和第4个轮胎的轮胎纵向力Fx4，以及第1个轮胎的轮胎横向力Fy1、第2个轮胎的轮胎横向力Fy2、第3个轮胎的轮胎横向力Fy3和第4个轮胎的轮胎横向力Fy4；其中，第i个轮胎的轮胎纵向力F_xi的模型为：第i个轮胎的轮胎横向力F_yi的模型为：i的取值为1、2、3、4，s为滑移率，λ_i为中间变量且f(λ_i)为λ_i的函数且为纵向附着系数，C_x为电动汽车的轮胎的纵向刚度，C_y为电动汽车的轮胎的横向刚度；步骤305、控制器(1)将步骤302和步骤304的计算结果，代入七自由度的电动汽车模型中，计算得到电动汽车的纵向速度vx、横向速度vy和横摆角速度γ；其中，七自由度的电动汽车模型为：步骤306、控制器(1)根据电动汽车轮胎的侧偏角求解模型计算得到第1个轮胎的侧偏角α1、第2个轮胎的侧偏角α2、第3个轮胎的侧偏角α3和第4个轮胎的侧偏角α4；其中，第1个轮胎的侧偏角α₁的求解模型为：第2个轮胎的侧偏角α₂的求解模型为：第3个轮胎的侧偏角α₃的求解模型为：第4个轮胎的侧偏角α₄的求解模型为：步骤307、控制器(1)根据电动汽车轮胎的中心速度求解模型计算得到第1个轮胎的中心速度vx1、第2个轮胎的中心速度vx2、第3个轮胎的中心速度vx3和第4个轮胎的中心速度vx4；其中，第1个轮胎的中心速度vx1的求解模型为：vx1＝(vx‑0.5dγ)cosσ+(vy+α1γ)sinσ；第2个轮胎的中心速度vx2的求解模型为：vx2＝(vx+0.5dγ)cosσ+(vy+α2γ)sinσ；第3个轮胎的中心速度vx3的求解模型为：vx3＝vx‑0.5dγ；第4个轮胎的中心速度vx4的求解模型为：vx4＝vx+0.5dγ；步骤四、控制器(1)根据电动汽车的四个轮胎的侧偏角和中心速度，输出对用于带动电动汽车的四个轮胎转动的四个轮毂电机(4)的控制信号，控制电动汽车行驶。