CN109263484B - 弯道下的智能化分布式驱动电动汽车跛行控制系统及方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种弯道下的智能化分布式驱动电动汽车跛行控制系统，包括整车控制器，与整车控制器连接的扭矩分配控制器、车速传感器、方向盘转角传感器、线控转向系统和毫米波雷达，整车控制器实时监测电机运行状态，判断轮毂电机是否存在故障，在达到跛行条件时进入跛行模式，在跛行模式下，扭矩分配控制器对非故障侧的轮毂电机分配一定转矩，整车控制器根据预设算法控制线控转向系统发送指令，调整方向盘使车辆不偏离车道；整车控制器实时监测道路信息，当车辆在弯道下行驶时，根据道路信息判断车辆与道路边界的距离，计算并调整方向盘转角使车辆不偏离车道。可以控制电动汽车在弯道跛行状态下能够一定时间内的车辆运行稳定性。

Description

弯道下的智能化分布式驱动电动汽车跛行控制系统及方法
技术领域
本发明属于分布式驱动电动汽车技术领域，具体地涉及一种弯道下的智能化分布式驱动电动汽车跛行控制系统及方法。
背景技术
采用轮毂电机的智能化分布式驱动电动汽车具有驱动传动链短、传动高效、结构紧凑、动态响应快、主动安全性能高等突出优点，能有效降低车辆能耗，同时大幅降低交通事故风险。然而，当智能化分布式驱动电动汽车因为单侧驱动电机故障停车时，会占据道路影响行车，造成安全隐患，同时也不利于车辆检修。
申请号为2014105227558公开了一种纯电动汽车的跛行行驶控制方法及控制系统，通过该系统能够在纯电动汽车出现动力电池电量过低或温度较低、动力系统部件温度过高，或其他一些影响车辆正常安全行驶的故障时，限制动力电池输出功率及驱动电机输出转矩，控制车辆行驶车速在一定的安全范围之内，使驾驶员能够在一定的时间或距离内，做出相应的处理措施。然而只能在满足特定跛行故障条件时才能实现跛行模式，适用性不强。
申请号为201710014098提供了一种基于电动汽车分布式驱动系统的跛行控制方法及其系统，当其中的单个驱动电机发生故障时，基于轮毂（轮边）驱动运行所必须的电子差速系统及配备的传感器，控制驱动电机的输出功率，保证车辆的运行稳定性。然而在弯道条件下，对于驾驶员手动调整方向盘来控制车辆状态的要求过高，实际实施中存在较大困难。
发明内容
针对上述存在的技术问题，本发明的目的是提供一种弯道下的智能化分布式驱动电动汽车跛行控制系统及方法，当其中的单个驱动电机发生故障时，通过智能化分布式驱动电动汽车所配备的扭矩分配系统、线控转向系统以及相应的传感器，来限制轮毂电机输出转矩，控制车辆主动转向，让智能化分布式驱动电动汽车在弯道跛行状态下能够一定时间内的车辆运行稳定性。
本发明的技术方案是：
一种弯道下的智能化分布式驱动电动汽车跛行控制系统，包括整车控制器，与整车控制器连接的扭矩分配控制器、车速传感器、方向盘转角传感器、线控转向系统、左侧电机驱动系统和右侧电机驱动系统，还包括毫米波雷达，整车控制器实时监测电机运行状态，判断轮毂电机是否存在故障，在达到跛行条件时进入跛行模式，在跛行模式下，扭矩分配控制器对非故障侧的轮毂电机分配一定转矩，整车控制器根据预设算法控制线控转向系统发送指令，调整方向盘使车辆不偏离车道；整车控制器实时监测道路信息，当车辆在弯道下行驶时，根据道路信息判断车辆与道路边界的距离，计算并调整方向盘转角使车辆不偏离车道。
优选的技术方案中，所述预设算法抵消因单边驱动产生的离心力。
优选的技术方案中，根据毫米波雷达得到车辆与道路边界距离。
本发明还公开了一种弯道下的智能化分布式驱动电动汽车跛行控制方法，包括以下步骤：
S01：当单电机故障并满足跛行条件时，进入跛行模式；
S02：在跛行模式下，扭矩分配控制器对非故障侧的轮毂电机分配一定转矩，整车控制器根据预设算法控制线控转向系统发送指令，调整方向盘使车辆不偏离车道；
S03：根据采集的道路信息判断车辆是否进行弯道行驶；若进入弯道行驶，则执行步骤S04；否则，则执行步骤S05；
S04：根据道路信息判断车辆与道路边界的距离，计算并调整方向盘转角使车辆不偏离车道；
S05：判断车辆是否到达预设目的地，如果没有，则执行步骤S02，否则，退出跛行模式。
优选的技术方案中，所述步骤S02中的预设算法抵消因单边驱动产生的离心力。
优选的技术方案中，所述步骤S04中根据毫米波雷达得到车辆与道路边界距离。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
当单侧电机发生故障时，基于智能驾驶汽车所配备的扭矩分配系统、线控转向系统，控制驱动电机的输出转矩和方向盘的输出转角，保证车辆在跛行模式下的平稳运行；特别是在弯道跛行状态下，可以根据道路情况智能计算所需的方向盘转角并通过线控转向系统自动调整方向盘转角，无需人工辅助即可让车辆不偏离道路，提高了弯道跛行的安全性。
附图说明
下面结合附图及实施例对本发明作进一步描述：
图1是本发明智能化分布式驱动电动汽车的跛行控制系统的电路原理图；
图2是本发明跛行控制方法的故障处理流程图；
图3为本发明跛行控制方法流程图；
图4为本发明跛行控制方法中不进入弯道行驶时的控制流图；
图5本发明跛行控制方法中进入弯道行驶时的控制流图。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明了，下面结合具体实施方式并参照附图，对本发明进一步详细说明。应该理解，这些描述只是示例性的，而并非要限制本发明的范围。此外，在以下说明中，省略了对公知结构和技术的描述，以避免不必要地混淆本发明的概念。
实施例：
如图1所示，一种弯道下的智能化分布式驱动电动汽车跛行控制系统，包含有：整车控制器、扭矩分配控制器、车速传感器、方向盘转角传感器、毫米波雷达、左侧电机驱动系统、右侧电机驱动系统、高压柜、线控转向系统、电源管理系统和高压储能装置。
整车控制器接收车速传感器、毫米波雷达所采集的信号，并接收扭矩分配控制器转发的电机电压、电流、转速、转矩信息。整车控制器实时监测电机运行状态，判断轮毂电机是否存在故障，在达到跛行条件时进入跛行模式；整车控制器实时监测道路信息，发送指令给线控转向系统，控制车辆在弯道下不偏离道路。
扭矩分配控制器接收电机驱动系统传递的电机信息，扭矩分配控制器控制电机扭矩，以调整车速。
线控转向系统接收整车控制器发送的方向盘转角指令，调整方向盘转角，以控制车辆在弯道下不偏离道路。
车速传感器采集车辆的实时车速信号，方向盘转角传感器采集车辆的实时方向盘转角信号，毫米波雷达采集道路信息；左侧电机驱动系统和右侧电机驱动系统用于驱动左右后轮电机，控制电机的驱动力矩。
高压储能装置为电源管理系统提供电源，电源管理系统为整车控制器、扭矩分配控制器、线控转向系统提供电源，电源管理系统通过高压柜为左侧电机驱动系统、右侧电机驱动系统提供电源。
一种弯道下的智能化分布式驱动电动汽车的跛行控制方法，包括以下步骤：
步骤一：在智能化分布式驱动电动汽车运行过程中，整车控制器实时监测轮毂电机的电流、电压、转速、转矩等信息，判断是否出现故障；当出现单电机故障时，满足整车跛行条件，进入跛行模式；否则，整车停机以待进一步处理；如图2所示。
步骤二：在跛行模式下，扭矩分配控制器给予非故障侧的轮毂电机一定转矩来启动智能化分布式驱动电动汽车，并根据车速状态智能调整输出转矩，使车辆平稳运行；由于车辆单边驱动，会形成一个离心力，导致车辆偏离车道；此时，整车控制器根据预设算法的结果自动给线控转向系统发送指令，调整方向盘，以保证车辆平稳行驶；如图3、4所示。
步骤三：如图5所示，当智能化分布式驱动电动汽车处于跛行过程中，根据毫米波雷达提供的道路信息判断是否需要进行弯道行驶；若需要进入弯道行驶，则进入步骤四；若不需要，则进入步骤五；
步骤四：当智能化分布式驱动电动汽车跛行进入弯道行驶时，整车控制器根据道路信息，判断车辆与道路边界的距离，自动计算并调整方向盘转角使车辆始终保持在道路中央行驶，不偏离车道；
步骤五：判断是否到达预设目的地，如果没有，则执行步骤二；如果到达，则退出跛行模式，整车停机以待后续修整。
在步骤一中，跛行故障判断主要表现为轮毂电机本身状态的判定，当且仅当出现单电机故障的情况下，进入跛行模式。
在步骤二中，扭矩分配控制器根据车速传感器信号控制输出转矩，整车控制器根据预设算法调整方向盘抵消因单边驱动产生的离心力，共同保证车辆能平稳运行。
在步骤四中，整车控制器根据毫米波雷达给出的车辆与道路边界距离信号，计算并给线控转向系统发送指令，调整方向盘角度，使车辆稳定通过弯道路段。
本发明当单侧电机发生故障时，基于智能驾驶汽车所配备的扭矩分配系统、线控转向系统，控制驱动电机的输出转矩和方向盘的输出转角，保证车辆在跛行模式下的平稳运行；特别是在弯道跛行状态下，可以根据道路情况智能计算所需的方向盘转角并通过线控转向系统自动调整方向盘转角，无需人工辅助即可让车辆不偏离道路，提高了弯道跛行的安全性。
应当理解的是，本发明的上述具体实施方式仅仅用于示例性说明或解释本发明的原理，而不构成对本发明的限制。因此，在不偏离本发明的精神和范围的情况下所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。此外，本发明所附权利要求旨在涵盖落入所附权利要求范围和边界、或者这种范围和边界的等同形式内的全部变化和修改例。

Claims (4)

1.一种弯道下的智能化分布式驱动电动汽车跛行控制系统，包括整车控制器，与整车控制器连接的扭矩分配控制器、车速传感器、方向盘转角传感器、线控转向系统、左侧电机驱动系统和右侧电机驱动系统，其特征在于，还包括毫米波雷达，整车控制器实时监测电机运行状态，判断轮毂电机是否存在故障，在达到跛行条件时进入跛行模式，在跛行模式下，扭矩分配控制器对非故障侧的轮毂电机分配一定转矩，整车控制器根据预设算法控制线控转向系统发送指令，调整方向盘使车辆不偏离车道；整车控制器实时监测道路信息，当车辆在弯道下行驶时，根据毫米波雷达判断车辆与道路边界的距离，计算并调整方向盘转角使车辆不偏离车道。
2.根据权利要求1所述的弯道下的智能化分布式驱动电动汽车跛行控制系统，其特征在于，所述预设算法抵消因单边驱动产生的离心力。
3.一种弯道下的智能化分布式驱动电动汽车跛行控制方法，其特征在于，包括以下步骤：
S01：当单电机故障并满足跛行条件时，进入跛行模式；
S02：在跛行模式下，扭矩分配控制器对非故障侧的轮毂电机分配一定转矩，整车控制器根据预设算法控制线控转向系统发送指令，调整方向盘使车辆不偏离车道；
S03：根据采集的道路信息判断车辆是否进行弯道行驶；若进入弯道行驶，则执行步骤S04；否则，则执行步骤S05；
S04：根据毫米波雷达判断车辆与道路边界的距离，计算并调整方向盘转角使车辆不偏离车道；
S05：判断车辆是否到达预设目的地，如果没有，则执行步骤S02，否则，退出跛行模式。
4.根据权利要求3所述的弯道下的智能化分布式驱动电动汽车跛行控制方法，其特征在于，所述步骤S02中的预设算法抵消因单边驱动产生的离心力。
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