冗余執行機構電動汽車的主動安全控制系統及方法技術方案

本發明專利技術提供一種冗余執行機構電動汽車的主動安全控制系統，其特征在于：該系統包括駕駛員操縱平臺、整車動力學控制器、輪胎力分配控制器和傳感/觀測機構；駕駛員操縱平臺連接整車動力學控制器，整車動力學控制器連接輪胎力分配控制器，輪胎力分配控制器連接至被控對象，傳感/觀測機構檢測被控對象的信息；傳感/觀測機構連接至整車動力學控制器和輪胎力分配控制器。本發明專利技術提升了車輛的安全性和可靠性。

【技術實現步驟摘要】

本專利技術涉及一種。
技術介紹
隨著汽車的保有量逐年升高，交通事故也逐年上升，消費者對車輛的安全性能要 求也不斷提升，傳統機械結構汽車主動安全系統從ABS起，至現在，歷經半個世紀的發展， 已經趨于完善，受固有機械結構的限制，整車安全性能很難再有較大的提升，在應對特殊工 況時，車輛仍會出現失穩現象。發展電動汽車不但可解決能源和環境問題，還因電動汽車可采用輪轂電機和線控 配備，布置靈活，具有較多的自由度，車輛可控性增加，能大幅度提升車輛的安全性。但線控 系統取消了機械傳動結構，其可靠性勢必下降。
技術實現思路
專利技術目的本專利技術提供一種， 其目的是解決以往的車輛安全性和可靠性差的問題。技術方案本專利技術是通過以下技術方案來實現的一種冗余執行機構電動汽車的主動安全控制系統，其特征在于該系統包括駕駛員操 縱平臺、整車動力學控制器、輪胎力分配控制器和傳感/觀測機構；駕駛員操縱平臺連接整 車動力學控制器，整車動力學控制器連接輪胎力分配控制器，輪胎力分配控制器連接至被 控對象，傳感/觀測機構檢測被控對象的信息；傳感/觀測機構連接至整車動力學控制器和 輪胎力分配控制器。所述整車動力學控制器包括駕駛員意圖辨識模塊和車輛姿態控制器，所述輪胎力 分配控制器包括輪胎力分配器和輪胎力控制器，所述傳感/觀測機構包括傳感機構和觀測 機構，駕駛員操縱平臺連接至駕駛員意圖辨識模塊，駕駛員意圖辨識模塊連接至車輛姿態 控制器，車輛姿態控制器一方面連接至駕駛員操縱平臺，另一方面與輪胎力分配器連接；輪 胎力分配器連接至輪胎力控制器，輪胎力控制器連接至被控對象；傳感/觀測機構檢測被 控對象的信息，傳感機構連接至輪胎力控制器和觀測機構，觀測機構連接至車輛姿態控制 器、輪胎力分配器和輪胎力控制器。輪胎力控制器由四輪輪轂電機控制器、四輪液壓制動控制器和四輪轉向電機控制 器構成；傳感機構包括加速度傳感器、陀螺儀、GPS、光電碼盤、電流傳感器、電壓傳感器和流 量傳感器；觀測機構包括滑轉狀態觀測器、回正力矩觀測器、法相載荷觀測器、滑移率觀測器、側 偏角觀測器、橫擺角速度觀測器、側向速度觀測器、縱向速度觀測器和輪胎力飽和觀測器； 其中加速度傳感器連接至滑轉狀態觀測器、回正力矩觀測器、法相載荷觀測器、滑移率 觀測器、側偏角觀測器、側向速度觀測器和縱向速度觀測器；陀螺儀連接至滑轉狀態觀測 器、回正力矩觀測器、滑移率觀測器、側偏角觀測器、橫擺角速度觀測器、側向速度觀測器和縱向速度觀測器；GPS連接至滑轉狀態觀測器、回正力矩觀測器、滑移率觀測器、側偏角觀 測器、橫擺角速度觀測器、側向速度觀測器和縱向速度觀測器；光電碼盤連接至滑轉狀態觀 測器、回正力矩觀測器、滑移率觀測器和側偏角觀測器；電流傳感器連接至滑轉狀態觀測器 和回正力矩觀測器；電壓傳感器連接至滑轉狀態觀測器和回正力矩觀測器；流量傳感器連 接至滑轉狀態觀測器。光電碼盤、電流傳感器、電壓傳感器和流量傳感器連接至輪胎力控制器；滑轉狀態 觀測器和回正力矩觀測器連接至輪胎力飽和觀測器，輪胎力飽和觀測器連接至輪胎力分配 器；法相載荷觀測器、滑移率觀測器和側偏角觀測器連接至輪胎力分配器，滑移率觀測器和 側偏角觀測器還連接至輪胎力控制器；橫擺角速度觀測器、側向速度觀測器和縱向速度觀 測器連接至車輛姿態控制器。所述輪胎力控制器包括四輪輪轂電機控制器、四輪液壓制動控制器和四輪轉向電 機控制器；被控對象包括設置在整車上的四個輪轂電機、四路液壓制動和四個轉向電機； 四輪輪轂電機控制器連接至四個輪轂電機，四輪液壓制動控制器連接至四路液壓制動，四 輪轉向電機控制器連接四個轉向電機。四輪輪轂電機控制器連接傳感/觀測機構內的光電碼盤、電流傳感器、電壓傳感 器以及滑移率觀測器；四輪液壓制動控制器連接傳感/觀測機構內的光電碼盤、流量傳感 器和滑移率觀測器；四輪轉向電機控制器連接傳感/觀測機構內的光電碼盤、電流傳感器、 電壓傳感器以及側偏角觀測器。利用上述的冗余執行機構電動汽車的主動安全控制系統所實施的冗余執行機構 電動汽車的主動安全控制方法，其特征在于該方法如下①、將駕駛員對方向盤、加速踏板和制動踏板的操作，利用駕駛員操縱平臺轉化為加 速、制動和轉向信號，并通過駕駛員操縱平臺將信號送至整車動力學控制器，若駕駛員操縱 平臺收到整車動力學控制器的警報信號，則根據警報信號對駕駛員發出相應的警報；②、利用駕駛員意圖辨識模塊接收駕駛員操縱平臺提供的加速、制動和轉向信號，計算 出為實現駕駛員意圖車輛當前所需的縱向速度、側向速度和橫擺角速度，并將其以信號的 形式輸出給車輛姿態控制器；③、利用車輛姿態控制器根據駕駛員意圖辨識模塊提供的車輛縱向速度、側向速度和 橫擺角速度信號，以及傳感/觀測機構提供的車輛當前縱向速度、側向速度和橫擺角速度 信號，計算出為實現駕駛員意圖，車輛當前所需的縱向合力、側向合力和橫擺合力矩，若收 到輪胎力分配控制器提供的執行機構飽和警報信號，則根據駕駛員意圖辨識模塊提供的車 輛縱向速度、側向速度和橫擺角速度以及傳感/觀測機構提供的車輛當前縱向速度、側向 速度和橫擺角速度信號做比較，若對應信號之差沒有被放大的趨勢，則按為實現駕駛員意 圖所需要的縱向合力、側向合力和橫擺合力矩輸出，并向駕駛員操縱平臺發出警報；若對應 信號之差有被放大的趨勢，則通過優化算法，調節縱向合力、側向合力和橫擺合力矩輸出， 并向駕駛員操縱平臺發出警報；④、利用輪胎力分配器接收整車動力學控制器提供的縱向合力、側向合力和橫擺合力 矩信號，以及傳感/觀測機構提供的四輪滑移率和四輪側偏角信號，利用非線性規劃方法 進行處理，其中目標函數以輸出滑移率給定、側偏角給定和滑移率給定變化、側偏角給定變 化最小為原則進行定義，若收到傳感/觀測機構提供的輪胎飽和信息，則根據傳感/觀測機構提供的輪胎飽和、滑移率、側偏角和法相載荷信息，計算出飽和輪胎所能輸出的最大力， 作為非線性規劃的限制條件，再次進行非線性規劃，同時對整車動力學控制器發出執行機 構飽和報警信號；⑤、通過輪胎力控制器內的四輪輪轂電機控制器接收四輪滑移率給定信號，以及傳感/ 觀測機構提供的四輪驅動電機反饋和四輪滑移率、四輪輪速信號，利用四輪驅動電機反饋、 四輪輪速信息、四輪滑移率給定信號和四輪滑移率信號的差值，分別輸出四輪驅動電機控 制信號；⑥、輪胎力控制器內的四輪液壓制動控制器接收四輪滑移率給定信號，以及傳感/觀 測機構提供的四輪制動壓力反饋、四輪滑移率和四輪輪速信號，利用四輪制動壓力反饋、四 輪輪速信息、四輪滑移率給定信號和四輪滑移率信號的差值，分別輸出四輪液壓制動控制 信號;⑦、利用輪胎力控制器內的四輪轉向電機控制器接收四輪側偏角給定信號，以及傳感/ 觀測機構提供的四輪轉向電機反饋、四輪側偏角和四輪轉角信號，利用四輪轉向電機反饋、 四輪轉角、四輪側偏角給定信號和四輪側偏角信號的差值，分別輸出四輪轉向電機控制信 號;⑧、利用輪胎力飽和觀測器，根據滑轉狀態觀測器和回正力矩觀測器輸出的信號進行 判斷，若滑轉狀態觀測器觀測到某一輪胎存在打滑趨勢，則認為輪胎縱向力進入飽和狀態， 或回正力矩觀測器觀測到回正力矩逐漸減小至零，則根據回正力矩與側向力的關系，認為 輪胎側向力進入飽和狀態，同時將輪胎飽和信息送至輪胎力分配器。優點及效果本專利技術提本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種冗余執行機構電動汽車的主動安全控制系統，其特征在于：該系統包括駕駛員操縱平臺、整車動力學控制器、輪胎力分配控制器和傳感/觀測機構；駕駛員操縱平臺連接整車動力學控制器，整車動力學控制器連接輪胎力分配控制器，輪胎力分配控制器連接至被控對象，傳感/觀測機構檢測被控對象的信息；傳感/觀測機構連接至整車動力學控制器和輪胎力分配控制器。

【技術特征摘要】
1.一種冗余執行機構電動汽車的主動安全控制系統，其特征在于該系統包括駕駛員操縱平臺、整車動力學控制器、輪胎力分配控制器和傳感/觀測機構；駕駛員操縱平臺連接整車動力學控制器，整車動力學控制器連接輪胎力分配控制器，輪胎力分配控制器連接至被控對象，傳感/觀測機構檢測被控對象的信息；傳感/觀測機構連接至整車動力學控制器和輪胎力分配控制器。2.根據權利要求I所述的冗余執行機構電動汽車的主動安全控制系統，其特征在于所述整車動力學控制器包括駕駛員意圖辨識模塊和車輛姿態控制器，所述輪胎力分配控制器包括輪胎力分配器和輪胎力控制器，所述傳感/觀測機構包括傳感機構和觀測機構，駕駛員操縱平臺連接至駕駛員意圖辨識模塊，駕駛員意圖辨識模塊連接至車輛姿態控制器，車輛姿態控制器一方面連接至駕駛員操縱平臺，另一方面與輪胎力分配器連接；輪胎力分配器連接至輪胎力控制器，輪胎力控制器連接至被控對象；傳感/觀測機構檢測被控對象的信息，傳感機構連接至輪胎力控制器和觀測機構，觀測機構連接至車輛姿態控制器、輪胎力分配器和輪胎力控制器。3.根據權利要求I所述的冗余執行機構電動汽車的主動安全控制系統，其特征在于輪胎力控制器由四輪輪轂電機控制器、四輪液壓制動控制器和四輪轉向電機控制器構成；傳感機構包括加速度傳感器、陀螺儀、GPS、光電碼盤、電流傳感器、電壓傳感器和流量傳感器； 觀測機構包括滑轉狀態觀測器、回正力矩觀測器、法相載荷觀測器、滑移率觀測器、側偏角觀測器、橫擺角速度觀測器、側向速度觀測器、縱向速度觀測器和輪胎力飽和觀測器； 其中加速度傳感器連接至滑轉狀態觀測器、回正力矩觀測器、法相載荷觀測器、滑移率觀測器、側偏角觀測器、側向速度觀測器和縱向速度觀測器；陀螺儀連接至滑轉狀態觀測器、回正力矩觀測器、滑移率觀測器、側偏角觀測器、橫擺角速度觀測器、側向速度觀測器和縱向速度觀測器；GPS連接至滑轉狀態觀測器、回正力矩觀測器、滑移率觀測器、側偏角觀測器、橫擺角速度觀測器、側向速度觀測器和縱向速度觀測器；光電碼盤連接至滑轉狀態觀測器、回正力矩觀測器、滑移率觀測器和側偏角觀測器；電流傳感器連接至滑轉狀態觀測器和回正力矩觀測器；電壓傳感器連接至滑轉狀態觀測器和回正力矩觀測器；流量傳感器連接至滑轉狀態觀測器。4.根據權利要求3所述的冗余執行機構電動汽車的主動安全控制系統，其特征在于光電碼盤、電流傳感器、電壓傳感器和流量傳感器連接至輪胎力控制器；滑轉狀態觀測器和回正力矩觀測器連接至輪胎力飽和觀測器，輪胎力飽和觀測器連接至輪胎力分配器；法相載荷觀測器、滑移率觀測器和側偏角觀測器連接至輪胎力分配器，滑移率觀測器和側偏角觀測器還連接至輪胎力控制器；橫擺角速度觀測器、側向速度觀測器和縱向速度觀測器連接至車輛姿態控制器。5.根據權利要求4所述的冗余執行機構電動汽車的主動安全控制系統，其特征在于所述輪胎力控制器包括四輪輪轂電機控制器、四輪液壓制動控制器和四輪轉向電機控制器；被控對象包括設置在整車上的四個輪轂電機、四路液壓制動和四個轉向電機；四輪輪轂電機控制器連接至四個輪轂電機，四輪液壓制動控制器連接至四路液壓制動，四輪轉向電機控制器連接四個轉向電機。6.根據權利要求5所述的冗余執行機構電動汽車的主動安全控制系統，其特征在于四輪輪轂電機控制器連接傳感/觀測機構內的光電碼盤、電流傳感器、電壓傳感器以及滑移率觀測器；四輪液壓制動控制器連接傳感/觀測機構內的光電碼盤、...

【專利技術屬性】
技術研發人員：丁惜瀛，張澤宇，裴延亮，王晶晶，劉德陽，張洪月，于華，
申請(專利權)人：沈陽工業大學，
類型：發明
國別省市：