多轴独立电动轮车辆的驱动力协调控制系统及控制方法
【专利摘要】本发明公开了一种多轴独立电动轮车辆的驱动力协调控制系统及其控制方法。该控制方法包括：比较横摆角速度的测量值和目标值，根据比较的结果和多轴独立电动轮车辆的每一个轴与轴载重质心的距离调节每一个轴所需的目标输出转矩；根据每一个轴所需的目标输出转矩和每个车轮的负荷压力分别计算对应轴的左轮和右轮所需的目标转矩。与现有技术相比，本发明的驱动力协调控制系统及其控制方法能够根据车辆轴载重质心的所在位置协调控制每一个车轮的转矩，及时补偿车辆的横摆角速度的目标值与测量值之间的差异，从而使得车辆在转弯的过程中运行稳定，提高了安全性。
【专利说明】多轴独立电动轮车辆的驱动力协调控制系统及控制方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及汽车领域，尤其涉及多轴独立电动轮车辆的驱动力协调控制系统及其控制方法。
【背景技术】
[0002]多轴独立电动轮驱动车辆一般包括有三个轴以上的电动轮，每一个轴包括左轮和右轮。由于没有轴承连接同一个轴的左轮和右轮，每一个电动轮都由一个独立的轮毂电机驱动。现有技术中的多轴独立电动轮驱动车辆通常是各电机平均分摊整车所需的总驱动力矩且没有差速器机械装置。因此，这种车辆容易因为各独立电动轮的驱动力矩不协调而造成转向不稳定，从而降低了转向安全性。
【发明内容】
[0003]本发明所要解决的技术问题是提供一种多轴独立电动轮车辆的驱动力协调控制系统及其控制方法，以在多轴独立电动轮车辆在运行转弯的过程中，及时协调各电动轮驱动力矩，从而使得多轴独立电动轮车辆转向稳定，提高转向安全性。
[0004]本发明解决其技术问题采用以下的技术方案:
[0005]本发明提供了一种多轴独立电动轮车辆的驱动力协调控制系统，所述控制系统包括:
[0006]多轴独立电动轮，所述多轴独立电动轮的每一个轴包括左轮和右轮，所述左轮和所述右轮分别包括轮毂电机，所述轮毂电机的输出转矩决定了所述电动轮的力矩；
[0007]其特征在于，所述控制系统还包括:
[0008]方向盘转角传感器，用于感应所述车辆的方向盘的转角，并产生表示所述转角的
第一感应信号；
[0009]横摆角速度传感器，用于检测所述车辆的横摆角速度，并产生表示所述横摆角速度的测量值的第二感应信号；
[0010]多个称重传感器，所述多个称重传感器分别装配于所述多轴独立电动轮的每个车轮，所述多个称重传感器分别检测对应车轮的负荷压力，并分别产生表示所述负荷压力的多个第三感应信号；以及
[0011]与所述方向盘转角传感器、所述横摆角速度传感器和所述称重传感器相连的电机驱动力控制器，用于接收所述第一感应信号、所述第二感应信号和所述第三感应信号，并产生多个电动轮控制信号，以分别控制所述多轴独立电动轮中每一个轮毂电机的输出转矩，
[0012]其中，所述电机驱动力控制器根据所述第一感应信号和当前车速决定所述车辆的横摆角速度的目标值，根据所述第三感应信号计算所述车辆的轴载重质心所在位置，并计算所述轴载重质心至所述多轴独立电动轮的每一个轴的距离，
[0013]所述电机驱动力控制器比较所述横摆角速度的测量值和目标值，根据所述比较的结果和所述距离调节所述多轴的每一个轴所需的目标输出转矩，根据所述每一个轴所需的目标输出转矩和所述每个车轮的负荷压力分别计算对应轴的左轮和右轮的目标力矩，并通过所述电动轮控制信号控制对应轴的轮毂电机的输出力矩等于对应的所述目标力矩，
[0014]其中，所述多轴独立电动轮包括第一轴、第二轴和第三轴，所述第一轴和所述轴载重质心之间的距离大于所述第二轴和所述轴载重质心之间的距离，所述第三轴和所述轴载重质心之间的距离大于所述第二轴和所述轴载重质心之间的距离；当所述测量值小于所述目标值时，所述电机驱动力控制器增加所述第一轴的输出转矩，并减小所述第二轴的输出转矩；当所述测量值大于所述目标值时，所述电机驱动力控制器减小所述第一轴的输出转矩，并增加所述第二轴的输出转矩。
[0015]在一个实施例中，所述电机驱动力控制器平均所述车辆的目标总驱动转矩，以得到所述多轴独立电动轮中轴的目标驱动转矩；当所述横摆角速度测量值小于所述目标值时，所述电机驱动力控制器使得所述第一轴的输出转矩在所述目标驱动转矩的基础上增加k倍，并使得所述第二轴的输出转矩在所述目标驱动转矩的基础上减少k倍；当所述测量值大于所述目标值时，所述电机驱动力控制器使得所述第一轴的输出转矩在所述目标驱动转矩的基础上减少m倍，并使得所述第二轴的输出转矩在所述目标驱动转矩的基础上增加m倍；其中，所述k和所述m为常数。
[0016]在一个实施例中，如果所述第一轴电动轮中的轮毂电机达到额定最大输出转矩，且当所述横摆角速度测量值小于所述目标值时，所述电机驱动力控制器使得所述第三轴的输出转矩增加η倍，并使得所述第二轴的输出转矩减少η倍；其中，所述η为常数。
[0017]在一个实施例中，所述电机驱动力控制器分别计算所述多个轴中的每一个轴左轮和右轮的负荷压力和所述左轮和所述右轮的负荷压力之和之间的比例，并根据所述比例分别计算所述左轮和所述右轮的输出转矩，其中，所述左轮的输出转矩等于所述左轮的负荷压力占所述负荷压力之和的比例乘以对应的轴输出转矩，所述右轮的输出转矩等于所述右轮的负荷压力占所述负荷压力之和的比例乘以对应的轴输出转矩。
[0018]本发明还提供了一种多轴独立电动轮车辆的控制方法，所述多轴独立电动轮车辆包括多轴独立电动轮，其中，所述多轴独立电动轮的每一个轴包括左轮和右轮，所述左轮和所述右轮分别包括轮毂电机，所述轮毂电机的输出转矩决定了所述电动轮的力矩，
[0019]其特征在于，所述控制方法包括:
[0020]接收表示所述车辆方向盘转角的第一感应信号；
[0021]接收表示所述车辆横摆角速度的测量值的第二感应信号；
[0022]接收表示所述多轴独立电动轮的负荷压力的多个第三感应信号；
[0023]根据所述第一感应信号和当前车速决定所述车辆的横摆角速度的目标值；
[0024]根据所述第三感应信号计算所述车辆的轴载重质心所在位置；
[0025]计算所述多轴独立电动轮的每一个轴和所述轴载重质心之间的距离，
[0026]比较所述横摆角速度的测量值和目标值，根据所述比较的结果和所述距离调节所述多轴的每一个轴所需的目标输出转矩；
[0027]根据所述每一个轴所需的目标输出转矩和所述每个车轮的负荷压力分别计算对应轴的左轮和右轮的目标转矩；
[0028]根据所述目标转矩产生多个电动轮控制信号，以分别控制所述多轴独立电动轮中每一个轮毂电机的输出转矩，其中，所述每一个轴的轮毂电机的输出力矩等于对应电动轮所需的所述目标力矩；
[0029]当所述横摆角速度的所述测量值小于所述目标值时，增加所述多轴独立电动轮中第一轴的输出转矩，并减小所述多轴独立电动轮中第二轴的输出转矩，其中，所述第一轴和所述轴载重质心之间的距离大于所述第二轴和所述轴载重质心之间的距离；以及
[0030]当所述测量值大于所述目标值时，减小所述第一轴的输出转矩，并增加所述第二轴的输出转矩。
[0031]在一个实施例中，所述调节第一轴和第二轴输出转矩的步骤还包括:
[0032]平均所述车辆的目标总驱动转矩，以得到所述多轴独立电动轮的各轴的目标驱动转矩；
[0033]当所述横摆角速度测量值小于所述目标值时，所述电机驱动力控制器使得所述第一轴的输出转矩在所述目标驱动转矩的基础上增加k倍，并使得所述第二轴的输出转矩在所述目标驱动转矩的基础上减少k倍，其中，所述k为常数；以及
[0034]当所述测量值大于所述目标值时，所述电机驱动力控制器使得所述第一轴的输出转矩在所述目标驱动转矩的基础上减少m倍，并使得所述第二轴的输出转矩在所述目标驱动转矩的基础上增加m倍；其中，所述m为常数。
[0035]在一个实施例中，所述控制方法还包括:
[0036]如果所述第一轴电动轮中的轮毂电机达到额定最大输出转矩，且当所述横摆角速度测量值小于所述目标值时，所述电机驱动力控制器使得所述多轴独立电动轮中第三轴的输出转矩增加η倍，并使得所述第二轴的输出转矩减少η倍；其中，所述η为常数，所述第三轴和所述轴载重质心之间的距离大于所述第二轴和所述轴载重质心之间的距离。
[0037]在一个实施例中，所述计算对应轴的左轮和右轮的目标转矩的步骤还包括:
[0038]分别计算所述多个轴中的每一个轴左轮和右轮的负荷压力与所述左轮和所述右轮的负荷压力之和之间的比例，并根据所述比例分别计算所述左轮和所述右轮的输出转矩，其中，所述左轮的输出转矩等于所述左轮的负荷压力占所述负荷压力之和的比例乘以对应的轴输出转矩，所述右轮的输出转矩等于所述右轮的负荷压力占所述负荷压力之和的比例乘以对应的轴输出转矩。
[0039]与现有技术相比，本发明的多轴独立电动轮车辆的驱动力协调控制系统及其控制方法能够根据车辆轴载重质心的所在位置协调控制每一个车轮的转矩，以及时补偿车辆的横摆角速度的目标值与测量值之间的差异，从而使得车辆在转弯的过程中运行稳定，提高了安全性。
【专利附图】
【附图说明】
[0040]图1所示为根据本发明的实施例的多轴独立电动轮车辆的驱动力协调控制系统的结构示意图。
[0041]图2Α和图2Β为根据本发明的实施例的多轴独立电动轮的示意图。
[0042]图3所示为根据本发明的实施例的多轴独立电动轮车辆的驱动力协调控制方法的流程图。
【具体实施方式】[0043]以下将对本发明的实施例给出详细的说明。尽管本发明将结合一些【具体实施方式】进行阐述和说明，但需要注意的是本发明并不仅仅只局限于这些实施方式。相反，对本发明进行的修改或者等同替换，均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。
[0044]另外，为了更好的说明本发明，在下文的【具体实施方式】中给出了众多的具体细节。本领域技术人员将理解，没有这些具体细节，本发明同样可以实施。在另外一些实例中，对于大家熟知的方法、流程、元件和电路未作详细描述，以便于凸显本发明的主旨。
[0045]图1所示为根据本发明的实施例的多轴独立电动轮车辆的驱动力协调控制系统100的结构示意图。驱动力协调控制系统100包括多轴独立电动轮101_1~105_2。在图1的实施例中，多轴独立电动轮车辆包括五个轴，其中，每一个轴都包括左轮和右轮。例如:第一轴包括左轮101_1和右轮101_2 ;第二轴包括左轮102_1和右轮102_2 ;第三轴包括左轮103_1和右轮103_2 ;第四轴包括左轮104_1和右轮104_2 ;第五轴包括左轮105_1和右轮105_2。值得说明的是，多轴独立电动轮车辆还可以包括其他大于或等于三的轴数(例如:四轴或六轴)，且并不局限于图1所示的五轴。在一个实施例中，每个轴中的独立电动轮均包括轮毂电机，用于分别驱动对应的独立电动轮。其中，轮毂电机的输出转矩决定了对应电动轮的力矩，也就决定了对应电动轮的角速度和线速度。
[0046]在一个实 施例中，驱动力协调控制系统100还包括踏板传感器112、方向盘转角传感器114、横摆角速度传感器120、多个称重传感器122和电机驱动力协调控制模块118。踏板传感器112安装在多轴独立电动轮车辆油门踏板下方的联动轴上，用于感知驾驶员踩油门的行程。踏板传感器112产生表示油门运行位移的油门感应信号130。方向盘转角传感器114安装于多轴独立电动轮车辆方向盘下方的轴上。方向盘转角传感器114用于感应多轴独立电动轮车辆的方向盘转角，并产生表示该转角的第一感应信号132。横摆角速度传感器120安装在多轴独立电动轮车辆驾驶室扶手箱下面的车辆底盘上。横摆角速度传感器120检测多轴独立电动轮车辆的横摆角速度，并产生表示该横摆角速度的测量值的第二感应信号134。多个称重传感器122分别安装于多轴独立电动轮车辆的每个电动轮联轴上。称重传感器122分别检测对应车轮的负荷压力，并分别产生表示该负荷压力的多个第三感应信号136。电机驱动力控制器118与方向盘转角传感器114、横摆角速度传感器120和称重传感器122相连。电机驱动力控制器118接收油门感应信号130、第一感应信号132、第二感应信号134和第三感应信号136，并根据这些感应信号产生多个电动轮控制信号140，以分别控制多轴独立电动轮中每一个轮毂电机的输出转矩。
[0047]更具体地说，电机驱动力控制器118根据油门感应信号130计算多轴独立电动轮车辆所需的目标力矩，并通过多个电动轮控制信号140控制每个轮毂电机的输出力矩，从而使得多轴独立电动轮车辆的向前的推力等于该目标力矩，即多轴独立电动轮车辆根据驾驶员的操作向前运行。
[0048]以下将对电机驱动力控制器118计算目标力矩的方法举例说明。
[0049]例如，针对图1所示五轴独立电动轮驱动车辆，驾驶员需求驱动力矩可表示为:
io(^ii,.e [0,0.05])
[0050]1 =j[accxT、一e(0.05J])I
Ikmax
[0051]其中，车辆最大驱动力矩f可表示为:[0052]^le = OxC2)
motor
[0053]其中，表示单个轮毂电机最大输出转矩。如式I)所示，根据驾驶员操作习惯
在驾驶员给驱动踏板压力与总压力行程百分比Kaee为0%至5%时，总目标驱动转矩需求为O ;当Kacc大于5%时，总驱动功率需求与踏板压力呈比例关系。
[0054]在转弯的时候，电机驱动力控制器118根据第一感应信号132和当前车速决定多轴独立电动轮车辆的横摆角速度的目标值。值得说明的是，本发明中的横摆角速度是指多轴独立电动轮车辆绕垂直轴的偏转速度。在正常的转弯行驶的过程中，地面对多轴独立电动轮产生不同大小的推力，从而使得多轴独立电动轮车辆能够顺利转弯。横摆角速度的目标值定义为多轴独立电动轮车辆能够平稳转弯所需的横摆角速度的大小。如果独立电动轮车辆的实际横摆角速度小于其目标值，则独立电动轮车辆会发生转弯相反方向的侧偏。如果独立电动轮车辆的实 际横摆角速度大于其目标值，则独立电动轮车辆会发生转弯方向的侧偏。以上两种情况都可能影响车辆转弯过程中的稳定性。
[0055]优点在于，电机驱动力控制器118能够根据横摆角速度的目标值、第二感应信号134和第三感应信号136实时协调每个电动轮的转矩，从而使得实际横摆角速度等于其目标值，以保持独立电动轮汽车运行稳定。
[0056]更具体地讲，电机驱动力控制器118根据第三感应信号136计算车辆的轴载重质心所在位置，并计算多轴独立电动轮的每一个轴和轴载重质心之间的距离。然后，电机驱动力控制器118比较横摆角速度的测量值(例如:第二感应信号)和目标值。电机驱动力控制器118根据比较的结果和每一个轴与轴载重质心之间的距离调节每一个轴所需的目标输出转矩，并且根据每一个轴所需的目标输出转矩和每个车轮的负荷压力分别计算对应轴的左轮和右轮的目标力矩，并通过电动轮控制信号控制对应轴的轮毂电机的输出力矩等于对应的目标力矩。
[0057]其中，多轴独立电动轮包括第一轴、第二轴和第三轴。第一轴、第二轴和第三轴与轴载重质心的距离不同。如果设定第一轴和轴载重质心之间的距离大于第二轴和轴载重质心之间的距离，则当横摆角速度的测量值小于目标值时，电机驱动力控制器118增加第一轴的输出转矩，并减小第二轴的输出转矩；当测量值大于目标值时，电机驱动力控制器118减小第一轴的输出转矩，并增加第二轴的输出转矩。
[0058]在一个实施例中，上述第一轴和第二轴的调节可以是增加和减少相同倍数。也就是说，电机驱动力控制器118平均独立电动轮车辆的目标总驱动转矩，以得到多轴独立电动轮中每一个轴的目标驱动转矩。当测量值小于目标值时，电机驱动力控制器118使得第一轴的输出转矩增加k倍，并使得第二轴的输出转矩减少k倍；当测量值大于目标值时，电机驱动力控制器118使得第一轴的输出转矩减少m倍，并使得第二轴的输出转矩增加m倍；其中，k和m均为常数。
[0059]此外，如果第一轴电动轮中的轮毂电机达到额定最大输出转矩，且当横摆角速度测量值小于目标值时，电机驱动力控制器118使得第三轴的输出转矩增加η倍，并使得第二轴的输出转矩减少η倍；其中，η为常数。
[0060]最后，电机驱动力控制器118根据每个轴调节后的转矩控制每个电动轮的输出转矩，可以实现独立电动轮汽车的横摆角速度的调节，从而使得横摆角速度的测量值等于其目标值。
[0061]以下将结合图2A和图2B进一步描述电机驱动力控制器118协调每个电动轮的转
矩的工作原理。
[0062]图2A和图2B为根据本发明的实施例的多轴独立电动轮的示意图。在图2A和图2B的实施例中，多轴独立电动轮包括五个轴，这五个轴由(左轮，右轮)的形式可分别表示为(101_1，101_2)，(102_1，102_2)，(103_1，103_2)，(104_1，104_2)和(105_1，105_2)。在图2A中，多轴独立电动汽车的轴载重质心Gl位于轴(102_1，102_2)和轴(103_1，103_2)之间。在图2B中，多轴独立电动汽车的轴载重质心G2位于轴(103_1，103_2)和轴(104_1，104_2)之间。图2A和图2B示出了多轴独立电动轮汽车右转时的情形。
[0063]下面将推导横摆角速度的计算公式。在多轴独立电动汽车运动时，其横摆合力矩
[0064]Σ Mzi可由式3)表示:
[0065]Σ Mzi= (FxllCos δ n-Fxrlcos δ rl+Fxl2cos δ 12_Fxr2cos δ r2+Fxl3cos δ 13_Fxr3cos δ r3
[0066]+Fxl4Cos δ 14-Fxr4cos δ r4+Fxl5cos δ 15_Fxr5cos δ r5) Bf
[0067]+(FyrlSin δ rl-Fyllsin δ n+Fyr2sin δ r2-Fyl2sin δ 12+Fyr3sin δ r3-Fyl3sin δ 13+Fyr4sin δr4_Fyl4sin δ 14+Fyr5sin δ r5~Fyl5sin δ 15) Br
[0068]+ (FyllCos δ n+Fyrlcos δ rl+Fxllsin δ n+Fxfrlsin δ rl) L1
[0069]+ (Fyl2Cos δ 12+Fyr2cos δ r2+Fxl2Sin δ 12+Fxr2sin δ r2) L2
[0070]+ (Fyl3Cos δ 13+Fyr3cos δ r3+Fxl3sin δ 13+Fxr3sin δ r3) L3[0071 ] + (Fyl4Cos δ 14+Fyr4cos δ r4+Fxl4Sin δ 14+Fxr4sin δ r4) L4
[0072]+(Fyl5Cos δ 15+Fyr5cos δ r5+Fxl5sin δ 15+Fxr5sin δ r5)L53)
[0073]其中，Fxll和Fxrl分别表示轴(101_1，101_2)左轮和右轮的纵向力；
[0074]Fyll、Fyrl表示第I轴左轮右轮横向力；
[0075]Fxl2、Fxr2表示第2轴左轮右轮纵向力；
[0076]Fyl2、Fyr2表示第2轴左轮右轮横向力；
[0077]Fxl3、Fxr3表示第3轴左轮右轮纵向力；
[0078]Fyl3、Fyr3表示第3轴左轮右轮横向力；
[0079]Fxl4、Fxr4表示第4轴左轮右轮纵向力；
[0080]Fyl4、Fyr4表示第4轴左轮右轮横向力；
[0081]Fxl5、Fxr5表示第5轴左轮右轮纵向力；
[0082]Fyl5、Fyr5表示第5轴左轮右轮横向力；
[0083]δ u、δ rl> δ 12、δ r2> δ 13、δ r3> δ 14、δ r4> δ 15 和 δ r5 分别表示左轮 101_1 的转角、右轮101_2转角、左轮102_1转角、右轮102_2转角、左轮103_1的转角、右轮103_2转角、左轮104_1转角、右轮104_2转角、左轮105_1的转角和右轮105_2转角；Bf、Br分别表示左轮边与质心的距离和右轮边与质心的距离；U、L2、L3> L4和L5表示各轴与质心的距离。
[0084]多轴独立电动汽车的横摆角速度可由式4)表示:
[0085]IzT-1j = JjMzi4)
[0086]其中，Iz表示汽车横摆运动的转动惯量，Ixz表示簧载质量绕X轴和z轴转动惯量的积，；.表示独立电动轮汽车的横摆角加速度，?表示车辆簧载质量侧倾角加速度。[0087]结合式3)和式4)可以看出车辆横摆角加速度由横摆合力矩决定。独立电动轮汽车的横摆角速度由车辆横摆角加速度决定。由式3)可以看出，车辆横摆合力矩与各轮驱动力及对应各轮至质心的位置有关。因此，在图2A中，如果横摆角速度的测量值小于目标值，在保证当前总驱动转矩不变的前提下，增大离质心较远轴(例如:轴(101_1，101_2))的目标驱动转矩，同时减小离质心较近轴(例如:轴(102_1，102_2))的目标驱动转矩，可提高车辆横摆转矩，以增大横摆角加速度，从而增大实际横摆角速度，即横摆角速度的测量值。同理，如果横摆角速度的测量值大于目标值，为保证总驱动转矩不变的前提，减小离质心较远轴(例如:轴(101_1，101_2))的目标驱动转矩，同时增大离质心较近轴(例如:轴(102_1，102_2>)的目标驱动转矩，可降低车辆横摆转矩，以减小横摆角加速度，从而减小实际横摆角速度。图2B的情形可用类似的方法调节。
[0088]各轴左右电动轮轮毂电机驱动力矩协调分配根据该轴左右轮承重压力分配左右轮毂电机目标转矩。多轴车辆在直线行驶时，各轴左右轮承重压力变化较小，各轴左右轮毂电机目标驱动转矩变化波动较小，当车辆车轮经过凹路面时，该轮承重压力将增大；当车轮经过凸面时，该轮承重压力将减小。根据各轴左右轮称重压力所占比例变化调整左右轮毂电机输出转矩，实时监测各轴左右轮承重压力，调整左右轮毂电机驱动转矩，可使车辆在不平整路面行驶稳定；多轴车辆在转向时，各轴左右轮承重压力变化较大，转向内轮承重压力减小，转向外轮承重压力增大，根据各轴左右轮称重压力所占比例变化，协调分配各轴左右轮驱动力矩，可进一步提高多轴车辆转向稳定性。
[0089]也就是说，左右轮毂电机目标驱动转矩根据下列公式计算得出:
[0090]TLn=FLn/ (FLn+FEn) *Tn
[0091]Tsn=Flin/ (FLn+FEn) *Tn
[0092]TLn、ΤΕη分别表示第η轴左轮和右轮驱动力矩；
[0093]FLn, FEn分别表示第η轴左右轮承重压力；
[0094]Tn表示第η轴目标驱动转矩；
[0095]优点在于，多轴独立电动轮车辆的驱动力协调控制系统100能够根据车辆轴载重质心的所在位置协调控制每一个车轮的转矩，及时补偿车辆的横摆角速度的目标值与测量值之间的差异，从而使得车辆在转弯的过程中运行稳定，提高了运行安全性。
[0096]图3所示为根据本发明的实施例的多轴独立电动轮车辆的驱动力协调控制方法300的流程图。
[0097]在步骤302中，接收表示所述车辆方向盘转角的第一感应信号。在步骤304中，接收表示所述车辆横摆角速度的测量值的第二感应信号。在步骤306中，接收表示所述多轴独立电动轮的负荷压力的多个第三感应信号。在步骤308中，根据所述第一感应信号和当前车速决定所述车辆的横摆角速度的目标值。在步骤310中，根据所述第三感应信号计算所述车辆的轴载重质心所在位置。在步骤312中，计算所述多轴独立电动轮的每一个轴和所述轴载重质心之间的距离。
[0098]在步骤314中，比较所述横摆角速度的测量值和目标值，根据所述比较的结果和所述距离调节所述多轴的每一个轴所需的目标输出转矩。
[0099]所述车辆的多个轴包括第一轴、第二轴和第三轴。其中，所述第一轴和所述轴载重质心之间的距离大于所述第二轴和所述轴载重质心之间的距离。所述第三轴和所述轴载重质心之间的距离大于所述第二轴和所述轴载重质心之间的距离。当所述横摆角速度的所述测量值小于所述目标值时，增加所述多轴独立电动轮中第一轴的输出转矩，并减小所述多轴独立电动轮中第二轴的输出转矩；当所述测量值大于所述目标值时，减小所述第一轴的输出转矩，并增加所述第二轴的输出转矩。
[0100]在一个实施例中，平均所述车辆的目标总驱动转矩，以得到所述多轴独立电动轮的各轴的目标驱动转矩。当所述横摆角速度测量值小于所述目标值时，所述电机驱动力控制器使得所述第一轴的输出转矩在所述目标驱动转矩的基础上增加k倍，并使得所述第二轴的输出转矩在所述目标驱动转矩的基础上减少k倍，其中，所述k为常数。当所述测量值大于所述目标值时，所述电机驱动力控制器使得所述第一轴的输出转矩在所述目标驱动转矩的基础上减少m倍，并使得所述第二轴的输出转矩在所述目标驱动转矩的基础上增加m倍；其中，所述m为常数。
[0101]在一个实施例中，如果所述第一轴电动轮中的轮毂电机达到额定最大输出转矩，且当所述横摆角速度测量值小于所述目标值时，所述电机驱动力控制器使得所述多轴独立电动轮中第三轴的输出转矩增加η倍，并使得所述第二轴的输出转矩减少η倍；其中，所述η为常数，所述第三轴和所述轴载重质心之间的距离大于所述第二轴和所述轴载重质心之间的距离。
[0102]在步骤316中，根据所述每一个轴所需的目标输出转矩和所述每个车轮的负荷压力分别计算对应轴的左轮和右轮的目标转矩。
[0103]在步骤318中，根据所述目标转矩产生多个电动轮控制信号，以分别控制所述多轴独立电动轮中每一个轮毂电机的输出转矩，其中，所述每一个轴的轮毂电机的输出力矩等于对应电动轮所需的所述目标力矩。
[0104]上文【具体实施方式】和附图仅为本发明之常用实施例。显然，在不脱离权利要求书所界定的本发明精神和发明范围的前提下可以有各种增补、修改和替换。本领域技术人员应该理解，本发明在实际应用中可根据具体的环境和工作要求在不背离发明准则的前提下在形式、结构、布局、比例、材料、元素、组件及其它方面有所变化。因此，在此披露之实施例仅用于说明而非限制，本发明之范围由后附权利要求及其合法等同物界定，而不限于此前之描述。
【权利要求】
1.一种多轴独立电动轮车辆的控制系统，所述控制系统包括: 多轴独立电动轮，所述多轴独立电动轮的每一个轴包括左轮和右轮，所述左轮和所述右轮分别包括轮毂电机，所述轮毂电机的输出转矩决定了所述电动轮的力矩； 其特征在于，所述控制系统还包括: 方向盘转角传感器，用于感应所述车辆的方向盘的转角，并产生表示所述转角的第一感应信号； 横摆角速度传感器，用于检测所述车辆的横摆角速度，并产生表示所述横摆角速度的测量值的第二感应信号； 多个称重传感器，所述多个称重传感器分别装配于所述多轴独立电动轮的每个车轮，所述多个称重传感器分别检测对应车轮的负荷压力，并分别产生表示所述负荷压力的多个第二感应/[目号；以及 与所述方向盘转角传感器、所述横摆角速度传感器和所述称重传感器相连的电机驱动力控制器，用于接收所述第一感应信号、所述第二感应信号和所述第三感应信号，并产生多个电动轮控制信号，以分别控制所述多轴独立电动轮中每一个轮毂电机的输出转矩， 其中，所述电机驱动力控制器根据所述第一感应信号和当前车速决定所述车辆的横摆角速度的目标值，根据所述第三感应信号计算所述车辆的轴载重质心所在位置，并计算所述轴载重质心至所述多轴独立电动轮的每一个轴的距离， 所述电机驱动力控制器比较所述横摆角速度的测量值和目标值，根据所述比较的结果和所述距离调节所述多轴的每一个轴所需的目标输出转矩，根据所述每一个轴所需的目标输出转矩和所述每个车轮的负荷压力分别计算对应轴的左轮和右轮的目标力矩，并通过所述电动轮控制信号控制对应轴的轮毂电机的输出力矩等于对应的所述目标力矩， 其中，所述多轴独立电动轮包括第一轴、第二轴和第三轴，所述第一轴和所述轴载重质心之间的距离大于所述第二轴和所述轴载重质心之间的距离，所述第三轴和所述轴载重质心之间的距离大于所述第二轴和所述轴载重质心之间的距离；当所述横摆角速度的测量值小于所述目标值时，所述电机驱动力控制器增加所述第一轴的输出转矩，并减小所述第二轴的输出转矩；当所述测量值大于所述目标值时，所述电机驱动力控制器减小所述第一轴的输出转矩，并增加所述第二轴的输出转矩。
2.根据权利要求1所述的多轴独立电动轮车辆的控制系统，其特征在于，所述电机驱动力控制器平均所述车辆的目标总驱动转矩，以得到所述多轴独立电动轮中轴的目标驱动转矩；当所述横摆角速度测量值小于所述目标值时，所述电机驱动力控制器使得所述第一轴的输出转矩在所述目标驱动转矩的基础上增加k倍，并使得所述第二轴的输出转矩在所述目标驱动转矩的基础上减少k倍；当所述测量值大于所述目标值时，所述电机驱动力控制器使得所述第一轴的输出转矩在所述目标驱动转矩的基础上减少m倍，并使得所述第二轴的输出转矩在所述目标 驱动转矩的基础上增加m倍；其中，所述k和所述m为常数。
3.根据权利要求1或2所述的多轴独立电动轮车辆的控制系统，其特征在于，如果所述第一轴电动轮中的轮毂电机达到额定最大输出转矩，且当所述横摆角速度测量值小于所述目标值时，所述电机驱动力控制器使得所述第三轴的输出转矩增加η倍，并使得所述第二轴的输出转矩减少η倍；其中，所述η为常数。
4.根据权利要求1所述的多轴独立电动轮车辆的控制系统，其特征在于，所述电机驱动力控制器分别计算所述多个轴中的每一个轴左轮和右轮的负荷压力和所述左轮和所述右轮的负荷压力之和之间的比例，并根据所述比例分别计算所述左轮和所述右轮的输出转矩，其中，所述左轮的输出转矩等于所述左轮的负荷压力占所述负荷压力之和的比例乘以对应的轴输出转矩，所述右轮的输出转矩等于所述右轮的负荷压力占所述负荷压力之和的比例乘以对应的轴输出转矩。
5.—种多轴独立电动轮车辆的控制方法，所述多轴独立电动轮车辆包括多轴独立电动轮，其中，所述多轴独立电动轮的每一个轴包括左轮和右轮，所述左轮和所述右轮分别包括轮毂电机，所述轮毂电机的输出转矩决定了所述电动轮的力矩， 其特征在于，所述控制方法包括: 接收表示所述车辆方向盘转角的第一感应信号； 接收表示所述车辆横摆角速度的测量值的第二感应信号； 接收表示所述多轴独立电动轮的负荷压力的多个第三感应信号； 根据所述第一感应信号和当前车速决定所述车辆的横摆角速度的目标值； 根据所述第三感应信号计算所述车辆的轴载重质心所在位置； 计算所述多轴独立电动轮的每一个轴和所述轴载重质心之间的距离， 比较所述横摆角速度的测量值和目标值，根据所述比较的结果和所述距离调节所述多轴的每一个轴所需的目标输出转矩； 根据所述每一个轴所需的目标输出转矩和所述每个车轮的负荷压力分别计算对应轴的左轮和右轮的目标转矩； 根据所述目标转矩产生多个电动轮控制信号，以分别控制所述多轴独立电动轮中每一个轮毂电机的输出转矩，其中，所述每一个轴的轮毂电机的输出力矩等于对应电动轮所需的所述目标力矩； 当所述横摆角速度的所述测量值小于所述目标值时，增加所述多轴独立电动轮中第一轴的输出转矩，并减小所述多轴独立电动轮中第二轴的输出转矩，其中，所述第一轴和所述轴载重质心之间的距离大于所述第二轴和所述轴载重质心之间的距离；以及 当所述测量值大于所述目标值时，减小所述第一轴的输出转矩，并增加所述第二轴的输出转矩。
6.根据权利要求5所述的多轴独立电动轮车辆的控制方法，其特征在于，所述调节第一轴和第二轴输出转矩的步骤还包括: 平均所述车辆的目标总驱动转矩，以得到所述多轴独立电动轮的各轴的目标驱动转矩； 当所述横摆角速度测量值小于所述目标值时，所述电机驱动力控制器使得所述第一轴的输出转矩在所述目标驱动转矩的基础上增加k倍，并使得所述第二轴的输出转矩在所述目标驱动转矩的基础上减少k倍，其中，所述k为常数；以及 当所述测量值大于所述目标值时，所述电机驱动力控制器使得所述第一轴的输出转矩在所述目标驱动转矩的基础上减少m倍，并使得所述第二轴的输出转矩在所述目标驱动转矩的基础上增加m倍；其中，所述m为常数。
7.根据权利要求5或6所述的多轴独立电动轮车辆的控制方法，其特征在于，还包括: 如果所述第一轴电动轮中的轮毂电机达到额定最大输出转矩，且当所述横摆角速度测量值小于所述目标值时，所述电机驱动力控制器使得所述多轴独立电动轮中第三轴的输出转矩增加η倍，并使得所述第二轴的输出转矩减少η倍；其中，所述η为常数，所述第三轴和所述轴载重质心之间的距离大于所述第二轴和所述轴载重质心之间的距离。
8.根据权利要求5所述的多轴独立电动轮车辆的控制方法，其特征在于，所述计算对应轴的左轮和右轮的目标转矩的步骤还包括: 分别计算所述多个轴中的每一个轴左轮和右轮的负荷压力与所述左轮和所述右轮的负荷压力之和之间的比例，并根据所述比例分别计算所述左轮和所述右轮的输出转矩，其中，所述左轮的输出转矩等于所述左轮的负荷压力占所述负荷压力之和的比例乘以对应的轴输出转矩，所述右轮的输出转矩等于所述右轮的负荷压力占所述负荷压力之和的比例乘以对应的轴输出转矩。
【文档编号】B60W40/13GK103935354SQ201410145972
【公开日】2014年7月23日 申请日期:2014年4月11日 优先权日:2014年4月11日
【发明者】李丹, 肖应诚, 徐华中, 杨忍, 罗俊, 孙洪伟, 杜攀, 王新郧, 张鸣 申请人:武汉理工大学, 湖北航天技术研究院特种车辆技术中心