专利名称：冗余执行机构电动汽车的主动安全控制系统及方法
技术领域：
本发明涉及一种冗余执行机构电动汽车的主动安全控制系统及方法。
背景技术：
随着汽车的保有量逐年升高，交通事故也逐年上升，消费者对车辆的安全性能要 求也不断提升，传统机械结构汽车主动安全系统从ABS起，至现在，历经半个世纪的发展， 已经趋于完善，受固有机械结构的限制，整车安全性能很难再有较大的提升，在应对特殊工 况时，车辆仍会出现失稳现象。
发展电动汽车不但可解决能源和环境问题，还因电动汽车可采用轮毂电机和线控 配备，布置灵活，具有较多的自由度，车辆可控性增加，能大幅度提升车辆的安全性。但线控 系统取消了机械传动结构，其可靠性势必下降。发明内容
发明目的本发明提供一种冗余执行机构电动汽车的主动安全控制系统及方法， 其目的是解决以往的车辆安全性和可靠性差的问题。
技术方案本发明是通过以下技术方案来实现的一种冗余执行机构电动汽车的主动安全控制系统，其特征在于该系统包括驾驶员操 纵平台、整车动力学控制器、轮胎力分配控制器和传感/观测机构；驾驶员操纵平台连接整 车动力学控制器，整车动力学控制器连接轮胎力分配控制器，轮胎力分配控制器连接至被 控对象，传感/观测机构检测被控对象的信息；传感/观测机构连接至整车动力学控制器和 轮胎力分配控制器。
所述整车动力学控制器包括驾驶员意图辨识模块和车辆姿态控制器，所述轮胎力 分配控制器包括轮胎力分配器和轮胎力控制器，所述传感/观测机构包括传感机构和观测 机构，驾驶员操纵平台连接至驾驶员意图辨识模块，驾驶员意图辨识模块连接至车辆姿态 控制器，车辆姿态控制器一方面连接至驾驶员操纵平台，另一方面与轮胎力分配器连接；轮 胎力分配器连接至轮胎力控制器，轮胎力控制器连接至被控对象；传感/观测机构检测被 控对象的信息，传感机构连接至轮胎力控制器和观测机构，观测机构连接至车辆姿态控制 器、轮胎力分配器和轮胎力控制器。
轮胎力控制器由四轮轮毂电机控制器、四轮液压制动控制器和四轮转向电机控制 器构成；传感机构包括加速度传感器、陀螺仪、GPS、光电码盘、电流传感器、电压传感器和流 量传感器；观测机构包括滑转状态观测器、回正力矩观测器、法相载荷观测器、滑移率观测器、侧 偏角观测器、横摆角速度观测器、侧向速度观测器、纵向速度观测器和轮胎力饱和观测器； 其中加速度传感器连接至滑转状态观测器、回正力矩观测器、法相载荷观测器、滑移率 观测器、侧偏角观测器、侧向速度观测器和纵向速度观测器；陀螺仪连接至滑转状态观测 器、回正力矩观测器、滑移率观测器、侧偏角观测器、横摆角速度观测器、侧向速度观测器和纵向速度观测器；GPS连接至滑转状态观测器、回正力矩观测器、滑移率观测器、侧偏角观 测器、横摆角速度观测器、侧向速度观测器和纵向速度观测器；光电码盘连接至滑转状态观 测器、回正力矩观测器、滑移率观测器和侧偏角观测器；电流传感器连接至滑转状态观测器 和回正力矩观测器；电压传感器连接至滑转状态观测器和回正力矩观测器；流量传感器连 接至滑转状态观测器。
光电码盘、电流传感器、电压传感器和流量传感器连接至轮胎力控制器；滑转状态 观测器和回正力矩观测器连接至轮胎力饱和观测器，轮胎力饱和观测器连接至轮胎力分配 器；法相载荷观测器、滑移率观测器和侧偏角观测器连接至轮胎力分配器，滑移率观测器和 侧偏角观测器还连接至轮胎力控制器；横摆角速度观测器、侧向速度观测器和纵向速度观 测器连接至车辆姿态控制器。
所述轮胎力控制器包括四轮轮毂电机控制器、四轮液压制动控制器和四轮转向电 机控制器；被控对象包括设置在整车上的四个轮毂电机、四路液压制动和四个转向电机； 四轮轮毂电机控制器连接至四个轮毂电机，四轮液压制动控制器连接至四路液压制动，四 轮转向电机控制器连接四个转向电机。
四轮轮毂电机控制器连接传感/观测机构内的光电码盘、电流传感器、电压传感 器以及滑移率观测器；四轮液压制动控制器连接传感/观测机构内的光电码盘、流量传感 器和滑移率观测器；四轮转向电机控制器连接传感/观测机构内的光电码盘、电流传感器、 电压传感器以及侧偏角观测器。
利用上述的冗余执行机构电动汽车的主动安全控制系统所实施的冗余执行机构 电动汽车的主动安全控制方法，其特征在于该方法如下①、将驾驶员对方向盘、加速踏板和制动踏板的操作，利用驾驶员操纵平台转化为加 速、制动和转向信号，并通过驾驶员操纵平台将信号送至整车动力学控制器，若驾驶员操纵 平台收到整车动力学控制器的警报信号，则根据警报信号对驾驶员发出相应的警报；②、利用驾驶员意图辨识模块接收驾驶员操纵平台提供的加速、制动和转向信号，计算 出为实现驾驶员意图车辆当前所需的纵向速度、侧向速度和横摆角速度，并将其以信号的 形式输出给车辆姿态控制器；③、利用车辆姿态控制器根据驾驶员意图辨识模块提供的车辆纵向速度、侧向速度和 横摆角速度信号，以及传感/观测机构提供的车辆当前纵向速度、侧向速度和横摆角速度 信号，计算出为实现驾驶员意图，车辆当前所需的纵向合力、侧向合力和横摆合力矩，若收 到轮胎力分配控制器提供的执行机构饱和警报信号，则根据驾驶员意图辨识模块提供的车 辆纵向速度、侧向速度和横摆角速度以及传感/观测机构提供的车辆当前纵向速度、侧向 速度和横摆角速度信号做比较，若对应信号之差没有被放大的趋势，则按为实现驾驶员意 图所需要的纵向合力、侧向合力和横摆合力矩输出，并向驾驶员操纵平台发出警报；若对应 信号之差有被放大的趋势，则通过优化算法，调节纵向合力、侧向合力和横摆合力矩输出， 并向驾驶员操纵平台发出警报；④、利用轮胎力分配器接收整车动力学控制器提供的纵向合力、侧向合力和横摆合力 矩信号，以及传感/观测机构提供的四轮滑移率和四轮侧偏角信号，利用非线性规划方法 进行处理，其中目标函数以输出滑移率给定、侧偏角给定和滑移率给定变化、侧偏角给定变 化最小为原则进行定义，若收到传感/观测机构提供的轮胎饱和信息，则根据传感/观测机构提供的轮胎饱和、滑移率、侧偏角和法相载荷信息，计算出饱和轮胎所能输出的最大力， 作为非线性规划的限制条件，再次进行非线性规划，同时对整车动力学控制器发出执行机 构饱和报警信号；⑤、通过轮胎力控制器内的四轮轮毂电机控制器接收四轮滑移率给定信号，以及传感/ 观测机构提供的四轮驱动电机反馈和四轮滑移率、四轮轮速信号，利用四轮驱动电机反馈、 四轮轮速信息、四轮滑移率给定信号和四轮滑移率信号的差值，分别输出四轮驱动电机控 制信号；⑥、轮胎力控制器内的四轮液压制动控制器接收四轮滑移率给定信号，以及传感/观 测机构提供的四轮制动压力反馈、四轮滑移率和四轮轮速信号，利用四轮制动压力反馈、四 轮轮速信息、四轮滑移率给定信号和四轮滑移率信号的差值，分别输出四轮液压制动控制 信号;⑦、利用轮胎力控制器内的四轮转向电机控制器接收四轮侧偏角给定信号，以及传感/ 观测机构提供的四轮转向电机反馈、四轮侧偏角和四轮转角信号，利用四轮转向电机反馈、 四轮转角、四轮侧偏角给定信号和四轮侧偏角信号的差值，分别输出四轮转向电机控制信 号;⑧、利用轮胎力饱和观测器，根据滑转状态观测器和回正力矩观测器输出的信号进行 判断，若滑转状态观测器观测到某一轮胎存在打滑趋势，则认为轮胎纵向力进入饱和状态， 或回正力矩观测器观测到回正力矩逐渐减小至零，则根据回正力矩与侧向力的关系，认为 轮胎侧向力进入饱和状态，同时将轮胎饱和信息送至轮胎力分配器。
优点及效果本发明提供一种冗余执行机构电动汽车的主动安全控制系统及方 法，该系统可根据传感/观测机构对12个执行机构以及整车状态进行时时监测，若一个或 多个执行机构输出达到饱和或出现故障时，通过轮胎力分配器控制对系统进行结构重构， 利用剩余执行机构，对轮胎力进行再次分配，从而再次达到对车辆的有效控制。提升了车辆 的安全性和可靠性。
图I表示本发明的结构示意图。
具体实施例方式下面结合附图对本发明做进一步的说明如图I所示，本发明提供一种冗余执行机构电动汽车的主动安全控制系统，其特征在 于该系统包括驾驶员操纵平台、整车动力学控制器、轮胎力分配控制器和传感/观测机 构；驾驶员操纵平台连接整车动力学控制器，整车动力学控制器连接轮胎力分配控制器，轮 胎力分配控制器连接至被控对象，传感/观测机构检测被控对象的信息；传感/观测机构连 接至整车动力学控制器和轮胎力分配控制器。
所述整车动力学控制器包括驾驶员意图辨识模块和车辆姿态控制器，所述轮胎力 分配控制器包括轮胎力分配器和轮胎力控制器，所述传感/观测机构包括传感机构和观测 机构，驾驶员操纵平台连接至驾驶员意图辨识模块，驾驶员意图辨识模块连接至车辆姿态 控制器，车辆姿态控制器一方面连接至驾驶员操纵平台，另一方面与轮胎力分配器连接；轮 胎力分配器连接至轮胎力控制器，轮胎力控制器连接至被控对象；传感/观测机构检测被 控对象的信息，传感机构连接至轮胎力控制器和观测机构，观测机构连接至车辆姿态控制 器、轮胎力分配器和轮胎力控制器。
轮胎力控制器由四轮轮毂电机控制器、四轮液压制动控制器和四轮转向电机控制器构成；传感机构包括加速度传感器、陀螺仪、GPS、光电码盘、电流传感器、电压传感器和流量传感器；观测机构包括滑转状态观测器、回正力矩观测器、法相载荷观测器、滑移率观测器、侧偏角观测器、横摆角速度观测器、侧向速度观测器、纵向速度观测器和轮胎力饱和观测器； 其中加速度传感器连接至滑转状态观测器、回正力矩观测器、法相载荷观测器、滑移率观测器、侧偏角观测器、侧向速度观测器和纵向速度观测器；陀螺仪连接至滑转状态观测器、回正力矩观测器、滑移率观测器、侧偏角观测器、横摆角速度观测器、侧向速度观测器和纵向速度观测器；GPS连接至滑转状态观测器、回正力矩观测器、滑移率观测器、侧偏角观测器、横摆角速度观测器、侧向速度观测器和纵向速度观测器；光电码盘连接至滑转状态观测器、回正力矩观测器、滑移率观测器和侧偏角观测器；电流传感器连接至滑转状态观测器和回正力矩观测器；电压传感器连接至滑转状态观测器和回正力矩观测器；流量传感器连接至滑转状态观测器。
光电码盘、电流传感器、电压传感器和流量传感器连接至轮胎力控制器；滑转状态观测器和回正力矩观测器连接至轮胎力饱和观测器，轮胎力饱和观测器连接至轮胎力分配器；法相载荷观测器、滑移率观测器和侧偏角观测器连 接至轮胎力分配器，滑移率观测器和侧偏角观测器还连接至轮胎力控制器；横摆角速度观测器、侧向速度观测器和纵向速度观测器连接至车辆姿态控制器。
所述轮胎力控制器包括四轮轮毂电机控制器、四轮液压制动控制器和四轮转向电机控制器；被控对象包括设置在整车上的四个轮毂电机、四路液压制动和四个转向电机； 四轮轮毂电机控制器连接至四个轮毂电机，四轮液压制动控制器连接至四路液压制动，四轮转向电机控制器连接四个转向电机。
四轮轮毂电机控制器连接传感/观测机构内的光电码盘、电流传感器、电压传感器以及滑移率观测器；四轮液压制动控制器连接传感/观测机构内的光电码盘、流量传感器和滑移率观测器；四轮转向电机控制器连接传感/观测机构内的光电码盘、电流传感器、 电压传感器以及侧偏角观测器。
驾驶员操纵平台，用于输出加速、制动和转向信号，接收整车动力学控制器的警报信号。
整车动力学控制器接收驾驶员操纵平台提供的加速、制动和转向信号，传感/观测机构提供的车辆纵向速度、侧向速度和横摆角速度信号，轮胎力分配控制器提供的执行机构饱和警报信号，输出纵向合力、侧向力合和横摆合力矩信号，向驾驶员操纵平台输出警 艮十言号。
其中，整车动力学控制器内的驾驶员意图辨识模块接收驾驶员操纵平台提供的加速、制动和转向信号，输出纵向速度、侧向速度和横摆角速度信号，将这些信号传递给车辆姿态控制器，而车辆姿态控制器接收三方面的信号，一方面接收驾驶员意图辨识模块提供的车辆纵向速度、侧向速度和横摆角速度信号，另一方面接收传感/观测机构提供的纵向速度、侧向速度和横摆角速度信号，第三方面接收轮胎力分配控制器提供的执行机构饱和警报信号，接收这三方面信号之后输出纵向合力、侧向力合和横摆合力矩信号，将这些信号输出给轮胎力分配器，同时向驾驶员操纵平台输出警报信号。
所述轮胎力分配控制器根据两方面的信号输出四轮驱动电机控制、四轮制动压力控制、四轮转向电机控制和执行机构饱和警报信号。这两方面的信号分别为整车动力学控制器提供的纵向合力、侧向力合和横摆合力矩信号，传感/观测机构提供的四轮驱动电机反馈、四轮制动压力反馈、四轮转向电机反馈、四轮轮速、四轮转角、四轮法相载荷、四轮滑移率、四轮侧偏角、四轮轮胎饱和信号。
轮胎力分配控制器内的轮胎力分配器接收两方面的信号，一方面为整车动力学控制器提供的纵向合力，侧向力合和横摆合力矩信号，另一方面为传感/观测机构提供的四轮轮胎饱和、四轮法相载荷、四轮滑移率、四轮侧偏角信号，接收者两方面信号以后轮胎力分配器输出四轮滑移率给定、四轮侧偏角给定和执行机构饱和警报信号。
轮胎力控制器接收两方面的信号，一方面为轮胎力分配器提供的四轮滑移率给定、四轮侧偏角给定信号，另一方面为传感/观测机构提供的四轮驱动电机反馈、四轮制动压力反馈、四轮转向电机反馈、四轮滑移率、四轮侧偏角、四轮轮速、四轮转角信号。接收这两方面信号以后轮胎力控制器输出四轮驱动电机控制、四轮制动压力控制、四轮转向电机控制信号。
轮胎力控制器内的四轮轮毂电机控制器接收四轮滑移率给定信号和传感/观测机构提供的四轮驱动电机反馈、四轮轮速、四轮滑移率信号，四轮轮毂电机控制器输出四轮驱动电机控制信号。
四轮液压制动控制器接收四轮滑移率给定信号和传感/观测机构提供的四轮制动压力反馈、四轮滑移率信号，四轮轮速信号，四轮液压制动控制器输出四轮制动压力控制信号。
四轮转向电机控制器接收四轮侧偏角给定信号和传感/观测机构提供的四轮转向电机反馈、四轮转角、四轮侧偏角信号，四轮转向电机控制器输出四轮转向电机控制信号。
所述传感/观测机构用于检测车辆信息，输出驱动电机反馈、制动压力反馈、转向电机反馈、四轮轮速、四轮转角、轮胎饱和、法相载荷、滑移率、侧偏角、横摆角速度、纵向速度、侧向速度信号。
传感/观测机构的传感机构内的加速度传感器用于输出纵向加速度，侧向加速度信号；陀螺仪输出横摆角速度信号；GPS输出车速和车辆偏航角信号；光电码盘输出四轮轮速、四轮转角信号；电流传感器、电压传感器和光电码盘，联合输出四轮驱动电机反馈和四轮转向电机反馈信号；流量传感器输出四轮制动压力反馈信号。
观测机构的滑转状态观测器根据驱动电机反馈、制动压力反馈、四轮轮速，纵向加速度，侧向加速度，横摆角速度，车速，车辆偏航角信号，估计四轮是否处于划转状态；回正力矩观测器根据转向电机反馈，四轮转角，纵向加速度，侧向加速度，横摆角速度，车速，车辆偏航角信号，估计四轮回正力矩；法相载荷观测器根据纵向加速度，侧向加速度信号估计四轮法相载荷；滑移率观测器根据四轮轮速，纵向加速度，侧向加速度，横摆角速度，车速，车辆偏航角信号，估计四轮滑移率；侧偏角观测器，根据四轮转角，纵向加速度，侧向加速度，横摆角速度，车速，车辆偏航角信号，估计四轮侧偏角；横摆角速度观测器，根据车辆偏航角，横摆角速度信号，估计横摆角速度；纵向速度观测器，根据纵向加速度，侧向加速度，横摆角速度，车速，车辆偏航角信号，估计纵向速度；侧向速度观测器，根据纵向加速度，侧向加速度，横摆角速度，车速，车辆偏航角信号，估计侧向速度；轮胎力饱和观测器，根据滑转状态观测器和回正力矩观测器的输出，判断轮胎是否进入饱和状态，并输出轮胎饱和信号。
以下为本发明的具体操作方法①、将驾驶员对方向盘、加速踏板和制动踏板的操作，利用驾驶员操纵平台转化为加速、制动和转向信号，并通过驾驶员操纵平台将信号送至整车动力学控制器，若驾驶员操纵平台收到整车动力学控制器的警报信号，则根据警报信号对驾驶员发出相应的警报；②、利用驾驶员意图辨识模块接收驾驶员操纵平台提供的加速、制动和转向信号， 计算出为实现驾驶员意图车辆当前所需的纵向速度、侧向速度和横摆角速度，并将其以信号的形式输出给车辆姿态控制器；③、利用车辆姿态控制器根据驾驶员意图辨识模块提供的车辆纵向速度、侧向速度和横摆角速度信号，以及传感/观测机构提供的车辆当前纵向速度、侧向速度和横摆角速度信号，计算出为实现驾驶员意图，车辆当前所需的纵向合力、侧向合力和横摆合力矩，若收到轮胎力分配控制器提供的执行机构饱和警报信号，则根据驾驶员意图辨识模块提供的车辆纵向速度、侧向速度和横摆角速度以及传感/观测机构提供的车辆当前纵向速度、侧向速度和横摆角速度信号做比较，若对应信号之差没有被放大的趋势，则按为实现驾驶员意图所需要的纵向合力、侧向合力和横摆合力矩输出，并向驾驶员操纵平台发出警报；若对应信号之差有被放大的趋势，则通过优化算法，调节纵向合力、侧向合力和横摆合力矩输出， 并向驾驶员操纵平台发出警报；④、利用轮胎力分配器接收整车动力学控制器提供的纵向合力、侧向合力和横摆合力矩信号，以及传感/观测机构提供的四轮滑移率和四轮侧偏角信号，利用非线性规划方法进行处理，其中目标函数以输出滑移率给定、侧偏角给定和滑移率给定变化、侧偏角给定变化最小为原则进行定义，若收到传感/观测机构提供的轮胎饱和信息，则根据传感/观测机构提供的轮胎饱和、滑移率、侧偏角和法相载荷信息，计算出饱和轮胎所能输出的最大力， 作为非线性规划的限制条件，再次进行非线性规划，同时对整车动力学控制器发出执行机构饱和报警信号；⑤、通过轮胎力控制器内的四轮轮毂电机控制器接收四轮滑移率给定信号，以及传感/ 观测机构提供的四轮驱动电机反馈和四轮滑移率、四轮轮速信号，利用四轮驱动电机反馈、 四轮轮速信息、四轮滑移率给定信号和四轮滑移率信号的差值，分别输出四轮驱动电机控制信号；⑥、轮胎力控制器内的四轮液压制动控制器接收四轮滑移率给定信号，以及传感/观测机构提供的四轮制动压力反馈、四轮滑移率和四轮轮速信号，利用四轮制动压力反馈、四轮轮速信息、四轮滑移率给定信号和四轮滑移率信号的差值，分别输出四轮液压制动控制信号;⑦、利用轮胎力控制器内的四轮转向电机控制器接收四轮侧偏角给定信号，以及传感/ 观测机构提供的四轮转向电机反馈、四轮侧偏角和四轮转角信号，利用四轮转向电机反馈、 四轮转角、四轮侧偏角给定信号和四轮侧偏角信号的差值，分别输出四轮转向电机控制信号;⑧、利用轮胎力饱和观测器，根据滑转状态观测器和回正力矩观测器输出的信号进行判断，若滑转状态观测器观测到某一轮胎存在打滑趋势，则认为轮胎纵向力进入饱和状态， 或回正力矩观测器观测到回正力矩逐渐减小至零，则根据回正力矩与侧向力的关系，认为轮胎侧向力进入饱和状态，同时将轮胎饱和 信息送至轮胎力分配器。
其他传感观测机构只要保证所提供信息具有一定的本领域公知的快速性和精度即可。
权利要求
1.一种冗余执行机构电动汽车的主动安全控制系统，其特征在于该系统包括驾驶员操纵平台、整车动力学控制器、轮胎力分配控制器和传感/观测机构；驾驶员操纵平台连接整车动力学控制器，整车动力学控制器连接轮胎力分配控制器，轮胎力分配控制器连接至被控对象，传感/观测机构检测被控对象的信息；传感/观测机构连接至整车动力学控制器和轮胎力分配控制器。
2.根据权利要求I所述的冗余执行机构电动汽车的主动安全控制系统，其特征在于所述整车动力学控制器包括驾驶员意图辨识模块和车辆姿态控制器，所述轮胎力分配控制器包括轮胎力分配器和轮胎力控制器，所述传感/观测机构包括传感机构和观测机构，驾驶员操纵平台连接至驾驶员意图辨识模块，驾驶员意图辨识模块连接至车辆姿态控制器，车辆姿态控制器一方面连接至驾驶员操纵平台，另一方面与轮胎力分配器连接；轮胎力分配器连接至轮胎力控制器，轮胎力控制器连接至被控对象；传感/观测机构检测被控对象的信息，传感机构连接至轮胎力控制器和观测机构，观测机构连接至车辆姿态控制器、轮胎力分配器和轮胎力控制器。
3.根据权利要求I所述的冗余执行机构电动汽车的主动安全控制系统，其特征在于轮胎力控制器由四轮轮毂电机控制器、四轮液压制动控制器和四轮转向电机控制器构成；传感机构包括加速度传感器、陀螺仪、GPS、光电码盘、电流传感器、电压传感器和流量传感器； 观测机构包括滑转状态观测器、回正力矩观测器、法相载荷观测器、滑移率观测器、侧偏角观测器、横摆角速度观测器、侧向速度观测器、纵向速度观测器和轮胎力饱和观测器； 其中加速度传感器连接至滑转状态观测器、回正力矩观测器、法相载荷观测器、滑移率观测器、侧偏角观测器、侧向速度观测器和纵向速度观测器；陀螺仪连接至滑转状态观测器、回正力矩观测器、滑移率观测器、侧偏角观测器、横摆角速度观测器、侧向速度观测器和纵向速度观测器；GPS连接至滑转状态观测器、回正力矩观测器、滑移率观测器、侧偏角观测器、横摆角速度观测器、侧向速度观测器和纵向速度观测器；光电码盘连接至滑转状态观测器、回正力矩观测器、滑移率观测器和侧偏角观测器；电流传感器连接至滑转状态观测器和回正力矩观测器；电压传感器连接至滑转状态观测器和回正力矩观测器；流量传感器连接至滑转状态观测器。
4.根据权利要求3所述的冗余执行机构电动汽车的主动安全控制系统，其特征在于光电码盘、电流传感器、电压传感器和流量传感器连接至轮胎力控制器；滑转状态观测器和回正力矩观测器连接至轮胎力饱和观测器，轮胎力饱和观测器连接至轮胎力分配器；法相载荷观测器、滑移率观测器和侧偏角观测器连接至轮胎力分配器，滑移率观测器和侧偏角观测器还连接至轮胎力控制器；横摆角速度观测器、侧向速度观测器和纵向速度观测器连接至车辆姿态控制器。
5.根据权利要求4所述的冗余执行机构电动汽车的主动安全控制系统，其特征在于所述轮胎力控制器包括四轮轮毂电机控制器、四轮液压制动控制器和四轮转向电机控制器；被控对象包括设置在整车上的四个轮毂电机、四路液压制动和四个转向电机；四轮轮毂电机控制器连接至四个轮毂电机，四轮液压制动控制器连接至四路液压制动，四轮转向电机控制器连接四个转向电机。
6.根据权利要求5所述的冗余执行机构电动汽车的主动安全控制系统，其特征在于四轮轮毂电机控制器连接传感/观测机构内的光电码盘、电流传感器、电压传感器以及滑移率观测器；四轮液压制动控制器连接传感/观测机构内的光电码盘、流量传感器和滑移率观测器；四轮转向电机控制器连接传感/观测机构内的光电码盘、电流传感器、电压传感器以及侧偏角观测器。
7.利用权利要求6所述的冗余执行机构电动汽车的主动安全控制系统所实施的冗余执行机构电动汽车的主动安全控制方法，其特征在于该方法如下 ①、将驾驶员对方向盘、加速踏板和制动踏板的操作，利用驾驶员操纵平台转化为加速、制动和转向信号，并通过驾驶员操纵平台将信号送至整车动力学控制器，若驾驶员操纵平台收到整车动力学控制器的警报信号，则根据警报信号对驾驶员发出相应的警报； ②、利用驾驶员意图辨识模块接收驾驶员操纵平台提供的加速、制动和转向信号，计算出为实现驾驶员意图车辆当前所需的纵向速度、侧向速度和横摆角速度，并将其以信号的形式输出给车辆姿态控制器； ③、利用车辆姿态控制器根据驾驶员意图辨识模块提供的车辆纵向速度、侧向速度和横摆角速度信号，以及传感/观测机构提供的车辆当前纵向速度、侧向速度和横摆角速度信号，计算出为实现驾驶员意图，车辆当前所需的纵向合力、侧向合力和横摆合力矩，若收到轮胎力分配控制器提供的执行机构饱和警报信号，则根据驾驶员意图辨识模块提供的车辆纵向速度、侧向速度和横摆角速度以及传感/观测机构提供的车辆当前纵向速度、侧向速度和横摆角速度信号做比较，若对应信号之差没有被放大的趋势，则按为实现驾驶员意图所需要的纵向合力、侧向合力和横摆合力矩输出，并向驾驶员操纵平台发出警报；若对应信号之差有被放大的趋势，则通过优化算法，调节纵向合力、侧向合力和横摆合力矩输出，并向驾驶员操纵平台发出警报； ④、利用轮胎力分配器接收整车动力学控制器提供的纵向合力、侧向合力和横摆合力矩信号，以及传感/观测机构提供的四轮滑移率和四轮侧偏角信号，利用非线性规划方法进行处理，其中目标函数以输出滑移率给定、侧偏角给定和滑移率给定变化、侧偏角给定变化最小为原则进行定义，若收到传感/观测机构提供的轮胎饱和信息，则根据传感/观测机构提供的轮胎饱和、滑移率、侧偏角和法相载荷信息，计算出饱和轮胎所能输出的最大力，作为非线性规划的限制条件，再次进行非线性规划，同时对整车动力学控制器发出执行机构饱和报警信号； ⑤、通过轮胎力控制器内的四轮轮毂电机控制器接收四轮滑移率给定信号，以及传感/观测机构提供的四轮驱动电机反馈和四轮滑移率、四轮轮速信号，利用四轮驱动电机反馈、四轮轮速信息、四轮滑移率给定信号和四轮滑移率信号的差值，分别输出四轮驱动电机控制信号； ⑥、轮胎力控制器内的四轮液压制动控制器接收四轮滑移率给定信号，以及传感/观测机构提供的四轮制动压力反馈、四轮滑移率和四轮轮速信号，利用四轮制动压力反馈、四轮轮速信息、四轮滑移率给定信号和四轮滑移率信号的差值，分别输出四轮液压制动控制信号; ⑦、利用轮胎力控制器内的四轮转向电机控制器接收四轮侧偏角给定信号，以及传感/观测机构提供的四轮转向电机反馈、四轮侧偏角和四轮转角信号，利用四轮转向电机反馈、四轮转角、四轮侧偏角给定信号和四轮侧偏角信号的差值，分别输出四轮转向电机控制信号; ⑧、利用轮胎力饱和观测器，根据滑转状态观测器和回正力矩观测器输出的信号进行判断，若滑转状态观测器观测到某一轮胎存在打滑趋势，则认为轮胎纵向力进入饱和状态，或回正力矩观测器观测到回正力矩逐渐减小至零，则根据回正力矩与侧向力的关系，认为轮胎侧向力进入饱和状态，同时将轮胎饱和信息送至轮胎力分配器。
全文摘要
本发明提供一种冗余执行机构电动汽车的主动安全控制系统，其特征在于该系统包括驾驶员操纵平台、整车动力学控制器、轮胎力分配控制器和传感/观测机构；驾驶员操纵平台连接整车动力学控制器，整车动力学控制器连接轮胎力分配控制器，轮胎力分配控制器连接至被控对象，传感/观测机构检测被控对象的信息；传感/观测机构连接至整车动力学控制器和轮胎力分配控制器。本发明提升了车辆的安全性和可靠性。
文档编号B60W30/18GK102975717SQ20121049438
公开日2013年3月20日 申请日期2012年11月28日 优先权日2012年11月28日
发明者丁惜瀛, 张泽宇, 裴延亮, 王晶晶, 刘德阳, 张洪月, 于华 申请人:沈阳工业大学