本发明属于汽车主动安全领域，具体提出了一种提高四轮轮毂电机驱动电动汽车爆胎安全性控制方法，旨在提高电动汽车爆胎后的安全性，减少或避免交通事故的发生。
背景技术：
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随着全球不可再生的化石燃料的逐渐枯竭，环境污染问题的日益突出，作为环保型、无污染的电动汽车也就越来越受到人们的重视和关注。其中，作为电动汽车一种的四轮轮毂电机独立驱动的电动汽车最为引人关注，具有很大的发展潜力。该车四个车轮各安装一个轮毂电机驱动车轮转动和一个转向电机保证车轮独立转向；同时采用电控液压制动单元控制每个车轮制动力的大小。四个转向电机的使用实现了四轮独立转向，极大的简化了传统汽车的转向系统，提高了转向效率，车轮可在±90°转角范围内进行转向，进而可实现电动汽车横向运动，大大提高了电动汽车的机动性。同时，采用轮毂电机驱动和电控液压制动单元能独立控制各个车轮的驱动力或者制动力，响应速度快，容易测得准确的转速、转矩值，有效精简底盘电子控制系统架构，更是汽车电控研发技术的革新。由于四轮轮毂电机独立驱动的电动汽车可实现单轮独立驱动、制动、转向，从而为电动汽车爆胎后的安全控制提供了新的途径和实现平台。作为未来汽车发展趋势的四轮轮毂电机独立驱动的电动汽车具有巨大的发展前景和市场潜力，所以各大科研单位以及汽车企业竞相投入大量人力，物力，财力开展电动汽车的研发工作。
与此同时，随着经济社会的不断发展，汽车的保有量也在不断增加。作为连接车辆与路面的唯一部件的轮胎，一方面支承整车质量，和悬架共同作用衰减缓和路面的冲击和振动；另一方面传递纵向力和切向力实现汽车的加速、制动、转向，因此轮胎对于汽车的行驶安全性具有十分重要的影响并且一直受到汽车业界和社会公众的关注。汽车高速行驶爆胎是一种极其危险的情况，由于绝大多数驾驶员不具备爆胎事故处理经验，在爆胎发生及发展的过程中，驾驶员受到外部环境及自身心理恐慌等多种因素影响而容易采取过度操作甚至误操作，导致恶性交通事故的发生，往往造成车毁人亡。爆胎作为重大交通事故的元凶，特别是发生在高速公路上的爆胎，据数据调查统计，由爆胎引起的伤亡占整个交通事故死亡人数的49.81％，受伤人数的63.94％，直接财产损失为43.38％。随着国内高速公路交通网络日趋紧密和发达，汽车行车速度大幅提高，高速行车中发生爆胎事故的概率也随之增大。据公安部数据统计，国内高速公路上发生的重大交通事中约70％是由爆胎引起，而在美国这一比例更高达80％。
面对严峻的资源、环境挑战和触目惊心的交通事故统计数据，传统的车辆稳定性控制系统(ESC)虽然在一定程度上控制爆胎后车辆稳定性，但其身并不是针对爆胎而设计的，所以其整体控制效果不是很理想，如：不可避免出现偏航，车道跟随能力下降；增加了爆胎轮胎脱离轮辋的可能；制动产生的横摆力矩效率降低等。一些基于ESC的爆胎稳定性控制方法虽然取得了不错的控制效果，但存在的问题仍需进一步研究解决。本发明顺应汽车工业发展趋势，以四轮轮毂电机独立驱动的电动汽车为载体，针对高速爆胎问题，提出来一种提高四轮轮毂电机驱动电动汽车爆胎安全性控制方法，旨在减少甚至避免爆胎所导致的交通事故，提高车辆行驶安全性。
技术实现要素：
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本发明属于汽车主动安全领域，具体提出了一种提高四轮轮毂电机驱动电动汽车爆胎安全性控制方法，旨在提高电动汽车爆胎后的安全性，减少或避免交通事故的发生。为了实现上述目的，本发明按如下技术方案实现：
一种提高四轮轮毂电机驱动电动汽车爆胎安全性控制方法，其特征在于该方法是基于对整车各个车轮进行转向、制动、驱动综合控制实现的；其中所涉及的电动汽车四个车轮各安装一个轮毂电机、转向电机以及电控液压制动单元，可实现单轮独立驱动、制动、转向；整个系统包括感知层、决策层以及执行层；其中，感知层包括多种传感器用以采集车辆运行状态、驾驶员行为、是否爆胎等信息；控制层在获得相应信息参数后针对当前工况进行控制决策；执行层对控制层传来的控制信号进行快速响应，保证爆胎车辆的安全性。
技术方案中所述的爆胎安全性控制方法，当感知层采集到爆胎信息时，决策层立即控制转向电机将爆胎车轮锁死，防止爆胎车轮有大的转角输入导致轮胎和轮辋脱离。如果车辆在高速直线行驶下爆胎，控制转向电机使爆胎车轮转角回正为0°并进行转角锁死；如果车辆在转弯时发生爆胎，则控制转向电机使爆胎车轮于当前转角锁死。
技术方案中所述的爆胎安全性控制方法，当检测到爆胎信号后，没有爆胎车轴的两车轮由独立转向进入单轴转向模式，即实现未爆胎车轴两侧车轮同步转向。
技术方案中所述的爆胎安全性控制方法，其所用的决策层中嵌入驾驶员行为自评模块；当检测爆到胎信息后，驾驶员行为自评模块激活，对驾驶员行为进行评估。如果驾驶员行为评估结果可信度大于一定阈值，则驾驶员在一定转角范围内可调整无爆胎车轴两侧车轮的转角；反之，则主动屏蔽由于驾驶员爆胎事故处理经验欠缺以及心理恐慌等因素造成的过度甚至错误操作。
技术方案中所述的爆胎安全性控制方法，当发生爆胎事故时，爆胎所引起的附加横摆力矩将导致车辆极不稳定，此时控制系统主动实施差动制动产生一定的补偿力矩：
a)如果通过差动制动产生的补偿力矩足以能够抵消爆胎产生的附加横摆力矩，则只实施差动制动行为控制；
b)如果通过差动制动不能产生足够大的补偿力矩：
i.控制爆胎车轮同侧未爆车轮实施驱动，爆胎车轮对侧两车轮实施制动以产生足够的补偿力矩；
ii.控制爆胎车轮同轴车轮实施制动，控制无爆胎车轴两车轮转动合适的角度，以产生足够的补偿力矩；
iii.控制爆胎车轮同轴车轮实施制动，控制无爆胎车轴两车轮转的同时实施驱动，以产生足够的补偿力矩实现车身姿态极短时间内稳定。
技术方案中所述的爆胎安全性控制方法，伴随着车身姿态的稳定、车速的下降，当车速小于固定车速阈值时，系统及时退出爆胎控制并提示驾驶员进行车辆接管，由驾驶员控制车辆靠边平稳停车。其中，该车速阈值可调并对驾驶员开放，可由驾驶员根据自己的驾驶习惯自行设定。
与现有技术相比，本发明的有益效果：
1，在决策层中设置驾驶员行为自评模块，充分考虑了人机协调问题，在一定程度上和谐了人机关系。
2，由于四轮轮毂电机独立驱动的电动汽车的转向系统是线控的，系统可主动屏蔽驾驶员在紧急情况下的不当甚至是错误操作，从而在很大程度上避免了由于驾驶员不具备爆胎事故处理经验，在爆胎发生及发展的过程中，受到外部环境及自身心理恐慌等多种因素影响而容易采取过度操作甚至误操作而导致恶性交通事故的发生。
3，采用基于对整车各个车轮实施单独制动、驱动、转向集成控制，不仅能够很好的在短时间内稳定爆胎时车身姿态，而且对车道保持也有很好的效果，避免了车辆出现大的航偏角而偏离行驶轨道。
4，采用基于对整车各个车轮实施单独制动、驱动、转向集成控制，在很大程度上可以减小爆胎轮胎脱离轮辋的机率，减少了轮辋卡在地面或者和地面发生干磨而发生翻车事故的可能性，所以大大提高了爆胎后车辆的安全性。
5，当车身姿态稳定后以及车速降低到一定速度阈值(60km/h)后，控制系统及时退出爆胎控制，并及时通过人机接口(视觉、触觉等)提醒驾驶员接管车辆。其中该车速阈值可调并对驾驶员开放，可由驾驶员根据自己的驾驶习惯自行设定，体现了以驾驶员为中心的设计理念，同时有效的提醒信息可防止系统退出爆胎控制后驾驶员没有及时接管车辆而出现的二次事故。
附图说明：
下面结合附图对本发明做进一步的说明：
图1是本发明所述的系统组成示意图；
图2是本发明所述控制方法步骤流程图；
图3是基于差动制动控制示意图；
图4是制动和驱动联合控制示意图；
图5是制动和转向联合控制示意图；
图6是制动、转向、驱动综合控制示意图；
图中，1，左前轮；2，右前轮；3，右后轮；4，左后轮
图3、4、5、6中箭头代表地面对车轮的作用力，箭头的长短代表作用力的大小，箭头的方向代表地面对车轮的作用力是驱动力还是制动力；其中，与行驶方向一致的代表驱动力，反方向的代表制动力。
具体实施方式：
下面结合附图对本发明的具体实施方式做详细的描述。
参阅图1，整个系统包括感知层、决策层和执行层。感知层包括很多物理传感器，如：车速传感器，摄像头、胎压监测传感器等等，用以采集是否爆胎、车辆运行状态、道路环境以及驾驶员行为等信息。决策层接收感知层采集的实时参数信息，通过预先设计的程序算法进行计算决策，并将控制信号输送到执行层。其中，决策层内嵌入驾驶员行为自评模块，当检测到爆胎信号时，该模块激活，用于对驾驶员行为进行评估并根据评估结果决定驾驶员在爆胎控制过程中是否参与。执行层作用就是对决策层传来的控制信号进行快速响应，主要包括四个轮毂电机、四个转向电机以及电控液压制动单元。
参阅图2，当感知层把爆胎等信号并传输到决策层时，决策层根据当前采集的参数计算出由爆胎产生的附加横摆力矩T0，于此同时，决策层中的驾驶员行为自评模块激活，对爆胎后驾驶员行为进行评估，如果自评结果β1>设定阈值β，则说明驾驶员的操作可信度很高，其行为有利于缓解爆胎产生的危险，则允许驾驶员在一定转角范围内操纵转向；反之，则屏蔽驾驶员因恐慌等因素产生的过度甚至错误操作。同时，当检测到爆胎信号时，四轮独立转向未爆胎车轴进入单轴转向模式，实现未爆胎车轴两侧车轮同步转向。当系统判断此时车辆在直线高速行驶，则控制转向电机使爆胎车轮回正至0°并进行转角锁死；如果在转弯时爆胎，则于当前转角锁死。系统计算出通过差动制动所能产生的最大补偿力矩T1，若T1≥T0,则直接通过差动制动来实施爆胎后安全控制；反之，若T1<T0,则可通过制动、驱动、转向综合控制来进行力矩补偿。
参阅图3、4、5、6，由于所述的四轮轮毂电机独立驱动电动车每个车轮既是驱动轮也是转向轮；同时，无论是直线行驶爆胎还是转弯行驶爆胎，对于本发明来说，其控制策略都一样的，所以图中以右前轮2爆胎为例、选取车辆在高速直线行驶下爆胎工况进行爆胎后安全控制阐述。如图3所示，此时通过差动制动即可产生足够的补偿力矩对因爆胎引起的附加横摆力矩进行抵消。其中，对爆胎车轮2对侧两车轮即左前轮1和左后轮4施加的制动力要大于右后轮3，具体数值由决策层通过相关计算得出。如图4所示，此时差动制动已无法提供足够的补偿力矩，则通过控制爆胎车轮2的对侧两车轮即左前轮1和左后轮4实施制动，同侧右后轮3实施驱动来产生足够的补偿力矩。如图5所示，当检测到爆胎信号后，未爆胎车轴两侧车轮进入单轴转向模式，即左后轮4与右后轮3实现同步转向，控制左前轮1实施制动，控制转向电机使右后轮3和左后轮4转动合适角度。图6所示，在控制后轴两轮转向的同时实施驱动，实现快速的车身姿态校正。