CN103863308A - 一种电动车防侧倾电子主动控制系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种电动车防侧倾电子主动控制系统，该系统包括：车辆电子控制单元ECU、传感器单元、悬挂控制器、主动悬挂、电机驱动器及轮毂电机。本发明通过车辆ECU单元对双侧轮毂电机进行差速控制，实现轮速差速；并通过车辆ECU单元，提升车辆一侧主动悬挂高度，以平衡过弯时产生的侧倾，增加附着力，提高过弯速度，增强安全性，降低乘员的不适感；同时，车辆在遇到横向侧风时候可以智能的迅速改变单侧悬挂高度，以抵御强侧风，防止车辆倾斜摆动。

Description

一种电动车防侧倾电子主动控制系统

技术领域

本发明涉及新能源车辆及其控制技术领域，尤其涉及一种电动车防侧倾电子主动控制系统。

背景技术

新能源汽车尤其是纯电动汽车由于其环保性和便捷性越来越多的在城市中出现。轮毂电机驱动控制是电动汽车驱动的方式之一，它具有结构简单，传递效率高，便于维护等特点。由此轮毂电机的控制成为电动车驱动的一大问题，尤其是在车辆进行转弯时候，由于没有传统的机械式差速器，需要控制器对两侧轮毂电机进行电子的差速控制，以保证在转弯时候内外侧车轮速度符合一定差速状态，减少车辆的损耗并且使得车辆能更安全舒适的转向。

单列前后座窄长型电动车是一种新型的电动车造型，它具备快、灵、小的特点，既适宜城市出行、高通过性、方便停车又具备传统车的高速和续航能力，成为一种新型电动车趋势。但是这种窄长型的电动车模型不同于一般较宽的汽车，对于高速转弯时候产生的侧向加速度比较敏感，易发生车体的外侧倾斜甚至导致侧翻危险。

现有技术中，并没有行之有效的方法解决电动车辆侧翻的问题。

发明内容

本发明的目的是提供一种电动车防侧倾电子主动控制系统，提高了电动汽车的安全性。

本发明的目的是通过以下技术方案实现的：

一种电动车防侧倾电子主动控制系统，该系统包括：车辆电子控制单元ECU、传感器单元、悬挂控制器、主动悬挂、电机驱动器及轮毂电机；

其中，所述传感器单元，用于在所述电动车进行转弯时，采集所述电动车的速度信息并发送至所述车辆ECU单元，以及，在当侧向风对所述电动车造成侧倾大于阈值时，采集所述电动车的侧倾角度并发送至所述车辆ECU单元；

所述车辆ECU单元，用于根据所述电动车的速度信息计算所述电动车转弯时的速度，并与所述电动车的最大转弯速度相比较；若小于所述最大转弯速度，则发送差速及倾侧控制指令至对应的电机驱动器及悬挂控制器；还用于根据所述电动车的侧倾角度，发送主动悬挂控制指令至所述悬挂控制器；

所述悬挂控制器，用于根据接收到的倾侧控制指令，提升电动车的外侧主动悬挂，降低内侧主动悬挂；还用于根据接收到的主动悬挂控制指令降低正对所述侧向风的主动悬挂，提升背对所述侧向风的主动悬挂；

所述电机驱动器，用于根据接收到的差速控制指令，控制轮毂电机使得外侧的轮毂电机速度与加速踏板的期望速度一致，且内侧的轮毂电机小于所述外侧轮毂电机速度。

进一步的，所述传感器单元包括：

方向盘转角传感器、轮速传感器、车速传感器、加速度传感器、横向加速度传感器及车辆倾侧角度传感器。

进一步的，所述车辆ECU单元，还用于根据轮速传感器、车速传感器、加速度传感器及横向加速度传感器发送的信息并结合车体数据，计算所述电动车的最大转弯速度。

进一步的，该系统还包括：驾驶控制台，用于当所述电动车转弯时的速度大于所述电动车的最大转弯速度时，接收所述车辆ECU单元发送的告警驾驶员超速信息。

进一步的，所述车辆ECU单元计算差速的公式包括：

Kspeed＝2×π×Broad/Time

其中，Time＝2×π×Radius/Speed，Broad为轮间距，Radius为车辆转弯半径，Speed为转弯外侧轮速。

由上述本发明提供的技术方案可以看出，通过车辆ECU单元对双侧轮毂电机进行差速控制，实现轮速差速；并通过车辆ECU单元，提升车辆一侧主动悬挂高度，以平衡过弯时产生的侧倾，增加附着力，提高过弯速度，增强安全性，降低乘员的不适感；同时，车辆在遇到横向侧风时候可以智能的迅速改变单侧悬挂高度，以抵御强侧风，防止车辆倾斜摆动。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域的普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他附图。

图1为本发明实施例一提供的一种电动车防侧倾电子主动控制系统的示意图；

图2为本发明实施例二提供的又一种电动车防侧倾电子主动控制系统的示意图；

图3为本发明实施例二提供的又一种电动车防侧倾电子主动控制系统的示意图；

图4为本发明实施例二提供的一种遇到强侧风时防侧倾的示意图。

具体实施方式

下面结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明的保护范围。

实施例一

图1为本发明实施例一提供的一种电动车防侧倾电子主动控制系统的示意图。如图1所示，该系统主要包括：

车辆电子控制单元ECU、传感器单元、悬挂控制器、主动悬挂、电机驱动器及轮毂电机；

其中，所述传感器单元，用于在所述电动车进行转弯时，采集所述电动车的速度信息并发送至所述车辆ECU单元，以及，在当侧向风对所述电动车造成侧倾大于阈值时，采集所述电动车的侧倾角度并发送至所述车辆ECU单元；

所述车辆ECU单元，用于根据所述电动车的速度信息计算所述电动车转弯时的速度，并与所述电动车的最大转弯速度相比较；若小于所述最大转弯速度，则发送差速及倾侧控制指令至对应的悬挂控制器及电机驱动器；还用于根据所述电动车的侧倾角度，发送主动悬挂控制指令至所述悬挂控制器；

所述悬挂控制器，用于根据接收到的倾侧控制指令，提升电动车的外侧主动悬挂，降低内侧主动悬挂；还用于根据接收到的主动悬挂控制指令降低正对所述侧向风的主动悬挂，提升背对所述侧向风的主动悬挂；

所述电机驱动器，用于根据接收到的差速控制指令，控制轮毂电机使得外侧的轮毂电机速度与加速踏板的期望速度一致，且内侧的轮毂电机小于所述外侧轮毂电机速度。

本发明实施例通过车辆ECU单元对双侧轮毂电机进行差速控制，实现轮速差速；并通过车辆ECU单元，提升车辆一侧主动悬挂高度，以平衡过弯时产生的侧倾，增加附着力，提高过弯速度，增强安全性，降低乘员的不适感；同时，车辆在遇到横向侧风时候可以智能的迅速改变单侧悬挂高度，以抵御强侧风，防止车辆倾斜摆动。

实施例二

为了便于理解本发明，下面结合附图2-4做进一步说明。

如图2所示，为本发明实施例提供的一种电动车防侧倾电子主动控制系统的示意图。其主要包括：

车辆电子控制单元ECU、传感器单元、悬挂控制器、主动悬挂、电机驱动器及轮毂电机；

其中，所述传感器单元，用于在所述电动车进行转弯时，采集所述电动车的速度信息并发送至所述车辆ECU单元，以及，在当侧向风对所述电动车造成侧倾大于阈值时，采集所述电动车的侧倾角度并发送至所述车辆ECU单元；

所述车辆ECU单元，用于根据所述电动车的速度信息计算所述电动车转弯时的速度，并与所述电动车的最大转弯速度相比较；若小于所述最大转弯速度，则发送差速及倾侧控制指令至对应的电机驱动器及悬挂控制器；还用于根据所述电动车的侧倾角度，发送主动悬挂控制指令至所述悬挂控制器；

所述悬挂控制器，用于根据接收到的倾侧控制指令，提升电动车的外侧主动悬挂，降低内侧主动悬挂；还用于根据接收到的主动悬挂控制指令降低正对所述侧向风的主动悬挂，提升背对所述侧向风的主动悬挂；

所述电机驱动器，用于根据接收到的差速控制指令，控制轮毂电机使得外侧的轮毂电机速度与加速踏板的期望速度一致，且内侧的轮毂电机小于所述外侧轮毂电机速度。

进一步的，所述传感器单元包括：

方向盘转角传感器、轮速传感器、车速传感器、加速度传感器、横向加速度传感器及车辆倾侧角度传感器。

进一步的，所述车辆ECU单元，还用于根据轮速传感器、车速传感器、加速度传感器及横向加速度传感器发送的信息并结合车体数据，计算所述电动车的最大转弯速度。

进一步的，该系统还包括：驾驶控制台，用于当所述电动车转弯时的速度大于所述电动车的最大转弯速度时，接收所述车辆ECU单元发送的告警驾驶员超速信息。

示例性的，本发明实施例所述的电动车防侧倾电子主动控制系统可以参照图3的方式在电动车进行布置。

基于上述系统，在实际应用中，车辆ECU单元实时获取各个传感器以及车内加速踏板发送的信息，并结合当前车体的数据来计算其最大转弯速度。

当电动车需要进行转弯的时候，驾驶员拨动方向盘，方向盘转角传感器106将转弯角度值传递给车辆ECU单元（电子控制单元）107，车辆ECU单元107读取当前时刻由车速传感器102、横向加速度传感器104、采集的车速vb以及横向加速度a0信号，计算获得该电动车转弯时的速度。

并比较所述电动车转弯时的速度与其最大转弯速度之间的大小；如果电动车转弯时的速度大于其最大转弯速度，此时加速踏板110信号不起作用，即车辆不能继续加速或维持速度，并且车辆ECU单元107发送信息通知到驾驶控制台113警示驾驶员超速信息，然后车辆ECU单元107进行电子差速，根据当前方向盘转角和车速，适当减小内侧车轮的速度（使得其转弯速度小于其最大转弯速度），达到差速转弯目的。

如果，其转弯时的速度极限速度小于其最大转弯速度，此时车辆ECU单元107根据车辆建模数据以及当前的传感器采集值，发送控制信号给悬挂控制器108和电机驱动器111。

由悬挂控制器108控制车辆主动悬挂109提升外侧主动悬挂，降低内侧主动悬挂，达到主动向内侧倾侧的目的，以平衡离心力；由于改变悬挂高度差，也动态的改变了车体的重心点，实际上可以提高车辆的抓地性能，增加过弯安全性；其抬升降低高度由实际侧倾角度传感器105采样值经车辆ECU单元107计算确定——即利用侧倾角度传感器105的车辆侧倾数据，由ECU单元107经过计算，当车体侧倾角度达到阈值时控制车体主动悬挂控制器108，带动主动悬挂109提供一个反向力矩以抵消车体的侧倾，使用PID（比例、积分、微分）控制或者预测控制手段（依据具体硬件而定）。同时，电机驱动器111控制轮毂电机112，使得外侧的轮毂电机速度与加速踏板的期望速度一致，而内侧的轮毂电机速度再由车辆ECU单元107综合了传感器数值经过计算之后，给出一个小于外侧轮毂电机速度的值，该速度为外侧轮速减去一个速度差值Kspeed＝2×π×Broad/Time，其中Time＝2×π×Radius/Speed，Broad为轮间距，Radius为车辆转弯半径，可由方向盘转角传感器106测量并由车辆ECU单元107进行简单计算得出，Speed为转弯外侧轮速，由轮速传感器101测得，达到差速主动倾侧过弯的目的；这样由转弯离心力造成的侧倾会由左右高度差抵消，使得乘员没有或减少外侧倾的不适感。在这个过程当中，如果司机踩下加速踏板或者采取制动，车辆ECU单元107都会动态调整差速以及悬挂的升降。

本发明实施例中，由于车辆ECU单元107会实时的采集车辆的运行数据，因而当方向盘转角、加速踏板、车速等输入信息改变时，会立即通过传感器采集的辅助信息，综合车辆建模信息给出一个合适的的控制方案，传递给电机驱动器111、悬挂控制器108以及驾驶员控制台113，控制车辆进入一个安全稳定的运行状态并通过驾驶员控制台113反馈给驾驶员信息。

另一方面，如图4所示，当车辆在出隧道时遇到强侧向风，对所述电动车造成侧倾大于阈值（可根据经验来设定）时，车辆侧倾角度传感器105检测到侧风造成的车辆右侧倾，车辆ECU单元107通过下发控制指令到悬挂控制器108，由悬挂控制器108来迅速的控制右侧的主动悬挂（B、D）升高，并降低左侧的主动悬挂（A、C），其方式类似于转弯时的主动控制，即检测到车体侧倾角度超过阈值时，车辆ECU单元107发出指令控制悬挂控制器108带动主动悬挂109产生反向力矩以抵消侧倾影响，使得车体维持在一个安全的平衡位置上，待得侧风减弱消失，侧倾力消失，侧倾角度传感器105测得数据回正，车辆ECU单元107再控制悬挂回到原来的状态。

本发明实施例通过车辆ECU单元对双侧轮毂电机进行差速控制，实现轮速差速；并通过车辆ECU单元，提升车辆一侧主动悬挂高度，以平衡过弯时产生的侧倾，增加附着力，提高过弯速度，增强安全性，降低乘员的不适感；同时，车辆在遇到横向侧风时候可以智能的迅速改变单侧悬挂高度，以抵御强侧风，防止车辆倾斜摆动。

所属领域的技术人员可以清楚地了解到，为描述的方便和简洁，仅以上述各功能模块的划分进行举例说明，实际应用中，可以根据需要而将上述功能分配由不同的功能模块完成，即将系统的内部结构划分成不同的功能模块，以完成以上描述的全部或者部分功能。

以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明披露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应该以权利要求书的保护范围为准。

Claims (5)

1.一种电动车防侧倾电子主动控制系统，其特征在于，该系统包括：车辆电子控制单元ECU、传感器单元、悬挂控制器、主动悬挂、电机驱动器及轮毂电机；

其中，所述传感器单元，用于在所述电动车进行转弯时，采集所述电动车的速度信息并发送至所述车辆ECU单元，以及，在当侧向风对所述电动车造成侧倾大于阈值时，采集所述电动车的侧倾角度并发送至所述车辆ECU单元；

所述车辆ECU单元，用于根据所述电动车的速度信息计算所述电动车转弯时的速度，并与所述电动车的最大转弯速度相比较；若小于所述最大转弯速度，则发送差速及倾侧控制指令至对应的电机驱动器及悬挂控制器；还用于根据所述电动车的侧倾角度，发送主动悬挂控制指令至所述悬挂控制器；

所述悬挂控制器，用于根据接收到的倾侧控制指令，提升电动车的外侧主动悬挂，降低内侧主动悬挂；还用于根据接收到的主动悬挂控制指令降低正对所述侧向风的主动悬挂，提升背对所述侧向风的主动悬挂；

所述电机驱动器，用于根据接收到的差速控制指令，控制轮毂电机使得外侧的轮毂电机速度与加速踏板的期望速度一致，且内侧的轮毂电机小于所述外侧轮毂电机速度。

2.根据权利要求1所述的电子主动控制系统，其特征在于，所述传感器单元包括：

方向盘转角传感器、轮速传感器、车速传感器、加速度传感器、横向加速度传感器及车辆倾侧角度传感器。

3.根据权利要求2所述的电子主动控制系统，其特征在于，

所述车辆ECU单元，还用于根据轮速传感器、车速传感器、加速度传感器及横向加速度传感器发送的信息并结合车体数据，计算所述电动车的最大转弯速度。

4.根据权利要求1所述的电子主动控制系统，其特征在于，该系统还包括：

驾驶控制台，用于当所述电动车转弯时的速度大于所述电动车的最大转弯速度时，接收所述车辆ECU单元发送的告警驾驶员超速信息。

5.根据权利要求1所述的电子主动控制系统，其特征在于，所述车辆ECU单元计算差速的公式包括：

Kspeed＝2×π×Broad/Time

其中，Time＝2×π×Radius/Speed，Broad为轮间距，Radius为车辆转弯半径，Speed为转弯外侧轮速。

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