用于多轴分布式机电驱动车辆的动力学稳定性控制系统的制作方法
【技术领域】
[0001] 本发明属于车辆动力学稳定性控制系统领域，具体涉及一种用于多轴分布式机电 驱动车辆的动力学稳定性控制系统。
【背景技术】
[0002] 多轴车辆具有载荷分配合理、动力性强、通过性好等突出优点，被广泛应用于军用 轮式车辆及民用重载轮式车辆。但是，以传统全轮驱动8 X 8车辆为例，其至少需要4个轮间 差速器和3个轴间差速器才能实现全轮驱动，具有结构复杂、轴间轮间驱动力不能灵活分配 等缺点，故而出现了如公布号CN103587403A所提出的分布式机电驱动车辆方案，其前两桥 车轮由发动机驱动，后两桥车轮由轮边电机驱动，动力可在后两桥各车轮之间0-100%灵活 分配，极大程度地提高了车辆的动力性及越野性能。
[0003] 但是，目前已有的分布式驱动车辆动力学稳定性控制系统都是基于4轮民用汽车 而开发的，对于8 X 8等多轴车辆还未见报道。
【发明内容】
[0004] 有鉴于此，本发明提供了用于多轴分布式机电驱动车辆的动力学稳定性控制系 统，能够满足不同车速下车辆动力学稳定性要求，填补了8X8多轴分布式驱动车辆动力学 稳定性控制系统的空白。
[0005] 实施本发明的具体方案如下：
[0006] 用于多轴分布式机电驱动车辆的动力学稳定性控制系统，该系统硬件由前两桥车 轮、后两桥车轮、转向柱、发动机、发电机、分动箱、变速箱、3个轴间轮间差速器、4个轮边驱 动电机、4个轮边减速器、4个电机控制器、蓄电池、安装盒、转向盘转角传感器、横摆角速度 传感器、纵向加速度传感器、侧向加速度传感器和整车控制器组成。
[0007] 前两桥车轮包括:一桥左侧车轮、二桥左侧车轮、一桥右侧车轮和二桥右侧车轮；
[0008] 后两桥车轮包括:二桥左侧车轮、三桥左侧车轮、三桥右侧车轮和四桥右侧车轮；
[0009 ] 3个轴间轮间差速器包括:轴间轮间差速器I、轴间轮间差速器II和轴间轮间差速 器 III;
[0010] 4个轮边驱动电机包括:永磁同步驱动电机I、永磁同步驱动电机II、永磁同步驱动 电机III和永磁同步驱动电机IV;
[0011] 4个轮边减速器包括:轮边减速器I、轮边减速器II、轮边减速器III和轮边减速器 IV；
[0012] 4个永磁同步电机包括:永磁同步电机I、永磁同步电机II、永磁同步电机III和永 磁同步电机IV;
[0013] 4个电机控制器包括：电机控制器I、电机控制器II、电机控制器III和电机控制器 IV；
[0014] 横摆角速度传感器、纵向加速度传感器及侧向加速度传感器安装在位于车辆质心 位置的安装盒内；
[0015] 发动机的动力经分动箱分为两路，一路经过变速箱后通过3个轴间轮间差速器驱 动前两桥车轮;另一路带动发电机发电至4个轮边驱动电机和蓄电池，所述4个轮边驱动电 机分别经过对应的4个轮边减速器驱动后两桥车轮，4个永磁同步电机分别由对应的4个电 机控制器实时控制。整车控制器安装在车体中心处，所述整车控制器分为两路，一路与转向 盘转角传感器相连，所述转向盘转角传感器固连于转向柱上，实时监测转向盘转角，通过转 向系传动比换算获得前轮转角;所述整车控制器的另一路由CAN网络连接安装盒内的转向 盘转角传感器、横摆角速度传感器、纵向加速度传感器和侧向加速度传感器，实现实时通 讯。
[0016] 进一步地，用于多轴分布式机电驱动车辆的动力学稳定性控制系统，该系统的软 件模块包括:质心侧偏角计算模块、车辆失稳判断模块和横摆力矩辅助模块；
[0017] 所述质心侧偏角计算模块，用于通过横摆角速度ω、侧向加速度和车速，计算车辆 质心侧偏角β，并发送给车辆失稳判断模块；
[0018] 所述车辆失稳判断模块，用于预先存储不同车速下横摆角速度ω-质心侧偏角β稳 定边界，采用稳定边界表达式表达，其中，a、b为拟合参数，同一车速下a、b为定 a 值;根据当前车速提取相应的稳定边界表达式，将当前横摆角速度ω和质心侧偏角β代入提 取的稳定边界表达式，如果满足1? + /? 的条件，则判定车辆失稳，否则，判定车辆处于 a 稳定状态；
[0019] 所述横摆力矩辅助模块，用于在所述车辆失稳判断模块判定车辆失稳时，估计后 两桥各车轮的垂直载荷，并向垂直载荷最大的车轮施加辅助力矩，从而为车辆提供辅助横 摆力矩，帮助车辆回复稳定状态。
[0020] 进一步地，用于多轴分布式机电驱动车辆的动力学稳定性控制系统，其特征在于， 所述的质心侧偏角计算模块中质心侧偏角β计算方法为：
[0021]
[0022]式中，ay为车辆侧向加速度;u为车辆纵向速度；ω为车辆横摆角速度;t为时间。
[0023]进一步地，所述的用于多轴分布式机电驱动车辆的动力学稳定性控制系统，其特 征在于，所述横摆力矩辅助模块确定后两桥各车轮的垂直载荷的方式为:结合纵向加速度 传感器和侧向加速度传感器所提供的车辆纵向、侧加速度估计后两桥各车轮垂直载荷。 [0024] 有益效果：
[0025] 1.本发明的车辆横摆角速度-质心侧偏角失稳边界MAP图是预先由大量虚拟样机 数值仿真结果获得的，并根据实验数据对不同车速下的稳定向平面边界进行拟合，符合实 际应用的意义。
[0026] 2.本发明填补了8X8多轴分布式驱动车辆动力学稳定性控制系统的空白，同时， 所采用的车辆横摆角速度-质心侧偏角失稳边界MAP图可根据需求自由调节，以满足不同车 速下车辆动力学稳定性要求。
【附图说明】
[0027] 图1为一种用于多轴分布式机电驱动车辆的动力学控制系统硬件结构示意。
[0028] 图2为一种用于多轴分布式机电驱动车辆的动力学控制系统软件结构示意。
[0029]图3为车速lOm/s下横摆角速度-质心侧偏角稳定相平面边界图。
[0030]图4为车速20m/s下横摆角速度-质心侧偏角稳定相平面边界图。
[0031]图5为车速30m/s下横摆角速度-质心侧偏角稳定相平面边界图。
[0032]图6为车速40m/s下横摆角速度-质心侧偏角稳定相平面边界图。
[0033] 其中，1-一桥左侧车轮;2-二桥左侧车轮;3-二桥左侧车轮;4-三桥左侧车轮;5-- 桥右侧车轮;6-二桥右侧车轮;7-二桥右侧车轮;8-四桥右侧车轮;9-转向柱；10-发动机； 11-发电机；12-分动箱；13-变速箱；14-轴间轮间差速器I; 15-轴间轮间差速器II; 16-轴间 轮间差速器III; 17-电机控制器I; 18-电机控制器II; 19-电机控制器III;20-电机控制器 IV; 21-轮边减速器I; 22-永磁同步驱动电机I; 23-永磁同步驱动电机II; 24-轮边减速器II; 25-轮边减速器III; 26-永磁同步驱动电机III; 27-永磁同步驱动电机IV; 28-轮边减速器 IV; 29-蓄电池;30-安装盒;31-整车控制器;32-转向盘转角传感器。
【具体实施方式】
[0034]下面结合附图并举实施例，对本发明进行详细描述。
[0035] -种用于多轴分布式机电驱动车辆的动力学稳定性控制系统，该系统硬件由前两 桥车轮、后两桥车轮、转向柱9、发动机10、发电机11、分动箱12、变速箱13、3个轴间轮间差速 器、4个轮边驱动电机、4个轮边减速器、4个电机控制器、蓄电池29、安装盒30、转向盘转角传 感器32、横摆角速度传感器、纵向加速度传感器、侧向加速度传感器和整车控制器组成。
[0036] 前两桥车轮包括:一桥左侧车轮1、二桥左侧车轮2、一桥右侧车轮5和二桥右侧车 轮6;
[0037]后两桥车轮包括:二桥左侧车轮3、三桥左侧车轮4、三桥右侧车轮7和四桥右侧车 轮8;
[0038] 3个轴间轮间差速器包括:轴间轮间差速器114、轴间轮间差速器II15和轴间轮间 差速器III16;
[0039 ] 4个轮边驱动电机包括:永磁同步驱动电机122、永磁同步驱动电机II23、永磁同步 驱动电机III26和永磁同步驱动电机IV27;
[0040] 4个轮边减速器包括:轮边减速器121、轮边减速器II 24、轮边减速器III25和轮边 减速器IV28;
[0041 ] 4个永磁同步电机包括：永磁同步电机122、永磁同步电机II23