[发明专利]一种用于四轮毂电机驱动电动汽车的分层系统及控制方法

权利要求书

1.一种用于四轮毂电机驱动电动汽车的分层系统的控制方法，其特征在于，分层系统包括第一轮毂电机(1)、第二轮毂电机(2)、第三轮毂电机(3)和第四轮毂电机(4)，第一轮毂电机(1)、第二轮毂电机(2)、第三轮毂电机(3)和第四轮毂电机(4)分别通过第一电机控制器(5)、第二电机控制器(6)、第三电机控制器(7)和第四电机控制器(8)，第一电机控制器(5)、第二电机控制器(6)、第三电机控制器(7)和第四电机控制器(8)均连接整车控制器(14)，整车控制器(14)连接方向盘转角传感器(9)、电子油门踏板(10)、电子刹车踏板(11)、惯性测量单元(12)和车速传感器(13)；

控制方法包括以下步骤：

步骤一，通过车速传感器(13)、方向盘转角传感器(9)和电子油门踏板(10)联立二自由度车辆参考模型得到偏离理想运动状态的横摆角速度和质心侧偏角差值，再结合惯性测量单元(12)进行前馈补偿和最优反馈补偿，得到整车保持稳定所需的横摆力矩M_zd；

步骤二，以横摆力矩M_zd为输入，联合考虑汽车纵向力约束、横摆力矩约束、路面所能提供的最大附着力、电机最大输出力矩的限制，以稳定性为目标进行二次规划求最优解，得出各个轮毂电机的目标转矩，通过CAN通信网络(15)发送到各个轮毂电机控制器中，实现稳定性控制；

步骤三，以当前路面利用附着系数μ和车轮滑移率λ两个参数作为输入，输入到路面附着系数估计模糊控制器中，得到与六种标准路面相似程度k_i，进行加权平均后得到当前路面的附着系数估计值μ_max，然后将路面附着系数估计值μ_max返回到步骤二作为下一次优化求解的限制条件。

2.根据权利要求1所述的一种用于四轮毂电机驱动电动汽车的分层系统的控制方法，其特征在于，所述步骤一中，通过车速传感器(13)监测到纵向车速V_x和方向盘转角传感器(9)采集的转角θ确定理想的质心侧偏角β_d和横摆角速度γ_d，计算公式如下：

其中g为重力加速度，μ为路面附着系数，K为稳定性因数，L为前后轮轴距，a为重心到前轴距离，b为重心到后轴距离，k₁为前轴侧偏刚度，k₂为后轴侧偏刚度，m为整车质量，V_x为纵向车速，δ为转向角，μ为路面附着系数；

此时与惯性测量单元(12)检测到的质心侧偏角β和横摆角速度γ分别做差得到Δβ和Δγ；

Δβ＝β-β_d

Δγ＝γ-γ_d

根据质心侧偏角差值Δβ和横摆角速度差值Δγ的大小，联合汽车纵向车速V_x和转角θ进行前馈补偿+最优反馈补偿可以得出横摆力矩M_zd。

3.根据权利要求1所述的一种用于四轮毂电机驱动电动汽车的分层系统的控制方法，其特征在于，所述步骤二中，二次规划求最优解中，等式约束矩阵如下：

式中F_xi为各个车轮的纵向力，F_xd为汽车总的纵向力需求，d为两车轮之间的轮距；

路面所能提供的最大附着力和轮毂电机所能输出的最大力矩两个不等式约束如下：

其中F_yi为各个车轮的侧向力，F_zi为各个车轮的垂向力；

其中，T_imax为轮毂电机所能输出的最大力矩，R_w是轮胎半径；

优化目标如下：

其中C_x1，C_y1，C_x2，C_y2，C_x3，C_x4分别为各轮纵向力与侧向力分配的加权系数。

4.根据权利要求1所述的一种用于四轮毂电机驱动电动汽车的分层系统的控制方法，其特征在于，所述步骤三中，附着系数估计值μ_max的计算公式如下：