電動車輛、電動車輛的主動安全控制系統(tǒng)及其控制方法
【技術領域】
[0001] 本發(fā)明設及電動車輛技術領域，特別設及一種電動車輛的主動安全控制系統(tǒng)、一 種電動車輛的主動安全控制系統(tǒng)的控制方法W及一種電動車輛。
【背景技術】
[0002] ESP化lectronic Stability Program,電子車輛穩(wěn)定控制系統(tǒng)）是一種能夠在極 限工況下幫助駕駛員保持車輛穩(wěn)定的汽車電子控制系統(tǒng)。通常它由傳感器系統(tǒng)(包括方向 盤轉角傳感器、橫擺角速度傳感器、側向加速度傳感器、輪速傳感器）、液壓執(zhí)行系統(tǒng)W及 EClKElectronic Control化it,電子控制單元)組成。ESP的基本原理是根據駕駛員的操縱 意圖，通過對處于臨界穩(wěn)定狀態(tài)的汽車實施縱向動力學控制（間接的側向力控制），從而避 免車輛進入不可控的非穩(wěn)定狀態(tài)，同時也力爭保證車輛在極限工況下的操縱特性與日常駕 駛線性區(qū)工況下相一致，使駕駛員可賴其W往線性區(qū)的駕駛經驗對車輛進行操作，達到控 制車輛的目的。
[0003] 目前在傳統(tǒng)車輛上，液壓制動系統(tǒng)是必不可少的，因此目前車輛上的ESP是在液壓 制動的基礎上實現對車輛的穩(wěn)定控制，但是，液壓制動系統(tǒng)較為復雜，并且響應慢、成本高。

【發(fā)明內容】

[0004] 本申請是基于發(fā)明人對W下問題的認識和研究作出的：
[0005] 相關技術中提出了一種汽車電子穩(wěn)定控制系統(tǒng)，其包括:若干車輪、若干傳感器、 電源、控制單元，所述的傳感器將感應到的信號發(fā)送給控制單元，該系統(tǒng)還包括與車輪集成 在一起的輪邊電機，所述輪邊電機與電源通過動力線連接、所述的控制單元發(fā)送控制信號 給輪邊電機。該方案利用輪邊電機的制動功能來替代原來的液壓制動執(zhí)行系統(tǒng)，達到ESP的 控制效果。
[0006] 由此可知，全輪驅動的電動汽車可W利用電機的制動回饋特性進行橫擺力矩控 審IJ，可W取代液壓ESP的作用。但是，電動汽車的高續(xù)航里程、高性能要求導致整車質量、整 車轉動慣量也越來越大，與車輪集成在一起的輪穀電機由于布置空間的限制，無法提供足 夠的再生制動力，因而在主動控制橫擺力矩的提供上存在天然劣勢;并且從整車動力學角 度來看，相關技術中的汽車電子穩(wěn)定控制系統(tǒng)只能從制動的角度對車輛進行橫擺控制，車 輛的操穩(wěn)性能并不理想，降低了車輛的安全性。
[0007] 本發(fā)明的目的旨在至少解決上述的技術缺陷之一。
[000引為此，本發(fā)明的第一個目的在于提出一種電動車輛的主動安全控制系統(tǒng)，W解決 現有液壓電子穩(wěn)定控制系統(tǒng)存在的系統(tǒng)復雜、成本高、響應速度慢的問題，并且可大大提升 車輛的操穩(wěn)性和安全性。
[0009] 本發(fā)明的第二個目的在于提出一種電動車輛。本發(fā)明的第Ξ個目的在于提出一種 電動車輛的主動安全控制系統(tǒng)的控制方法。
[0010] 為達到上述目的，本發(fā)明第一方面實施例提出的一種電動車輛的主動安全控制系 統(tǒng)，電動車輛包括:多個車輪、分別與所述多個車輪連接多個變速器、分別與所述多個變速 器相連W分別與所述多個車輪對應的多個電機、用于檢測所述多個車輪的輪速W生成輪速 信號的輪速檢測模塊、用于檢測所述電動車輛的方向信息的方向盤轉角傳感器、用于檢測 所述電動車輛的偏航信息的偏航率傳感器W及電池包，所述主動安全控制系統(tǒng)包括:獲取 模塊，與所述輪速檢測模塊、所述方向盤轉角傳感器、所述偏航率傳感器、所述電池包和所 述多個電機相連，用于獲取所述輪速信號、所述電動車輛的方向信息、所述電動車輛的偏航 信息、所述電池包的狀態(tài)信息和所述多個電機的狀態(tài)信息;狀態(tài)確定模塊，用于根據所述輪 速信號、所述電動車輛的方向信息W及所述電動車輛的偏航信息，確定所述電動車輛的狀 態(tài)，所述電動車輛的狀態(tài)包括所述電動車輛發(fā)生側滑且處于側滑極限區(qū)間之前和所述電動 車輛處于側滑極限區(qū)間;控制模塊，用于根據所述電池包的狀態(tài)信息、所述多個電機的狀態(tài) 信息、所述電動車輛的狀態(tài)生成控制指令，并將所述控制指令下發(fā)給至少一個電機，W使得 所述至少一個電機根據所述控制指令對對應的至少一個車輪進行控制，其中當所述電動車 輛發(fā)生側滑且處于側滑極限區(qū)間之前時，所述控制指令使得所述至少一個電機對對應的至 少一個車輪進行驅動控制；當所述電動車輛處于側滑極限區(qū)間時，所述控制指令使得所述 至少一個電機對對應的至少一個車輪進行制動控制。
[0011] 根據本發(fā)明實施例的電動車輛的主動安全控制系統(tǒng)，在電動車輛發(fā)生側滑且處于 側滑極限區(qū)間之前電機控制器控制主動安全控制系統(tǒng)進入驅動力橫擺控制模式，W利用電 機的驅動力來對電動車輛進行橫擺控制，糾正電動車輛的姿態(tài)，提高電動車輛過彎速度，避 免制動帶來的車速下降，提升電動車輛的操穩(wěn)性;在電動車輛處于側滑極限區(qū)間時電機控 制器控制主動安全控制系統(tǒng)同時進入驅動力橫擺控制模式和制動力橫擺控制模式，W利用 相應電機的驅動力和制動力來對電動車輛進行橫擺控制，使得電動車輛更迅速地進入穩(wěn)定 狀態(tài)，提升電動車輛的安全性。因此，本發(fā)明實施例的電動車輛的主動安全控制系統(tǒng)設置了 全輪輪邊電機加變速器加傳動軸的驅動架構，不僅有利于空間布置，還能顯著提高電動車 輛的驅動、制動回饋能力，從而解決了現有液壓電子穩(wěn)定控制系統(tǒng)存在的系統(tǒng)復雜、成本 高、響應速度慢的問題，并且還可大大提升車輛的操穩(wěn)性和安全性。
[0012] 為達到上述目的，本發(fā)明第二方面實施例提出了一種電機控制器，其包括上述的 電動車輛的主動安全控制系統(tǒng)。
[0013] 為達到上述目的，本發(fā)明第Ξ方面實施例提出了一種電動車輛，其包括上述的電 動車輛的主動安全控制系統(tǒng)。
[0014] 根據本發(fā)明實施例的電動車輛，在發(fā)生側滑且處于側滑極限區(qū)間之前控制主動安 全控制系統(tǒng)進入驅動力橫擺控制模式，W利用電機的驅動力來進行橫擺控制，糾正電動車 輛的姿態(tài)，提高過彎速度，避免制動帶來的車速下降，提升了操穩(wěn)性;在處于側滑極限區(qū)間 時控制主動安全控制系統(tǒng)同時進入驅動力橫擺控制模式和制動力橫擺控制模式，W利用相 應電機的驅動力和制動力來進行橫擺控制，從而能夠更迅速地進入穩(wěn)定狀態(tài)，提升了安全 性。
[0015] 為達到上述目的，本發(fā)明第四方面實施例提出了一種電動車輛的控制方法，所述 電動車輛包括:多個車輪、分別與所述多個變速器相連W分別與所述多個車輪連接多個變 速器、分別與所述多個車輪對應的多個電機、用于檢測所述多個車輪的輪速W生成輪速信 號的輪速檢測模塊、用于檢測所述電動車輛的方向信息的方向盤轉角傳感器、用于檢測所 述電動車輛的偏航信息的偏航率傳感器w及電池包，所述控制方法包括w下步驟:獲取所 述輪速信號、所述電動車輛的方向信息、所述電動車輛的偏航信息、所述電池包的狀態(tài)信息 W及所述多個電機的狀態(tài)信息;根據所述輪速信號、所述電動車輛的方向信息W及所述電 動車輛的偏航信息，確定所述電動車輛的狀態(tài)，所述電動車輛的狀態(tài)包括所述電動車輛發(fā) 生側滑且處于側滑極限區(qū)間之前和電動車輛處于側滑極限區(qū)間；根據所述電池包的狀態(tài)信 息、所述多個電機的狀態(tài)信息、所述電動車輛的狀態(tài)生成控制指令，并將所述控制指令下發(fā) 給至少一個電機，W使得所述至少一個電機根據所述控制指令對對應的至少一個車輪進行 控制，其中當所述電動車輛發(fā)生側滑且處于側滑極限區(qū)間之前時，所述控制指令使得所述 至少一個電機對對應的至少一個車輪進行驅動控制；當所述電動車輛處于側滑極限區(qū)間 時，所述控制指令使得所述至少一個電機對對應的至少一個車輪進行制動控制。
[0016] 根據本發(fā)明實施例的電動車輛的主動安全控制系統(tǒng)的控制方法，在電動車輛發(fā)生 側滑且處于側滑極限區(qū)間之前控制主動安全控制系統(tǒng)進入驅動力橫擺控制模式，W利用電 機的驅動力來對電動車輛進行橫擺控制，糾正電動車輛的姿態(tài)，提高電動車輛過彎速度，避 免制動帶來的車速下降，提升電動車輛的操穩(wěn)性;在電動車輛處于側滑極限區(qū)間時控制主 動安全控制系統(tǒng)同時進入驅動力橫擺控制模式和制動力橫擺控制模式，W利用相應電機的 驅動力和制動力來對電動車輛進行橫擺控制，使得電動車輛更迅速地進入穩(wěn)定狀態(tài)，提升 電動車輛的安全性。
[0017] 為達到上述目的，本發(fā)明還提出的一種電動車輛的主動安全控制系統(tǒng)，包括：四個 車輪；四個變速器，每個所述變速器通過傳動軸與每個所述車輪連接；四個獨立控制的電 機，每個所述電機與每個所述變速器相連;輪速檢測模塊，所述輪速檢測模塊用于檢測所述 電動車輛的輪速W生成輪速信號;方向盤轉角傳感器和偏航率傳感器模組;電池包；電機控 制器，所述電機控制器通過高壓線與所述電池包和所述四個電機分別相連，且所述電機控 制器與所述輪速檢測模塊、所述方向盤轉角傳感器和偏航率傳感器模組進行通信，所述電 機控制器根據所述方向盤轉角傳感器和偏航率傳感器模組發(fā)送的所述電動車輛的狀態(tài)信 號、所述輪速信號、所述電池包的狀態(tài)信息W及所述四個電機的狀態(tài)信息生成控制指令W 對所述四個電機進行控制，其中，在所述電動車輛發(fā)生側滑且處于側滑極限區(qū)間之前所述 電機控制器控制所述主動安全控制系統(tǒng)進入驅動力橫擺控制模式，在所述電動車輛處于所 述側滑極限區(qū)間時所述電機控制器控制所述主動安全控制系統(tǒng)同時進入所述驅動力橫擺 控制模式和制動力橫擺控制模式。
[0018] 在一實施例中，所述輪速檢測模塊包括四個輪速傳感器和/或四個旋變傳感器。
[0019] 在一實施例中，所述偏航率傳感器模組包括橫擺角速度傳感器、縱向加速度傳感 器和側向加速度傳感器。
[0020] 在一實施例中，在所述電動車輛行駛過程中，所述電機控制器根據所述方向盤轉 角傳感器檢測的方向盤轉角信號和所述輪速信號實時計算所述電動車輛的目標橫擺角速 度，并將所述目標橫擺角速度與所述橫擺角速度傳感器檢測的所述電動車輛的實際橫擺角 速度進行比較W獲得橫擺角速度差值Δν，同時所述電機控制器根據所述輪速信號、所述 方向盤轉角信號、所述電動車輛的實際橫擺角速度和所述側向加速度傳感器檢測的所述電 動車輛的側向加速度計算所述電動車輛的后軸側偏角，W及所述電機控制器根據所述目標 橫擺角速度和所述電動車輛的實際橫擺角速度通過利用所述電動車輛的整車轉動慣量W 實時計算所述電動車輛的目標橫擺力矩與實際橫擺力矩之間的橫擺力矩差值δμ，其中，當 所述橫擺角速度差值Δν大于第一預設角速度且小于等于第二預設角速度或者所述后軸 側偏角大于第一預設角度且小于等于第二預設角度時，所述電機控制器控制所述主動安全 控制系統(tǒng)進入驅動力橫擺控制模式；當所述橫擺角速度差值Δν大于所述第二預設角速度 或者所述后軸側偏角大于所述第二預設角度時，所述電機控制器控制所述主動安全控制系 統(tǒng)同時進入所述驅動力橫擺控制模式和所述制動力橫擺控制模式。
[0021] 在一實施例中，當所述主動安全控制系統(tǒng)進入所述驅動力橫擺控制模式后，所述 電機控制器通過利用整車動力學模型和輪胎模型，根據所述電動車輛在當前狀態(tài)下所述四 個車輪的驅動力計算得到第一反向橫擺力矩，并根據所述第一反向橫擺力矩對所述電動車 輛進行橫擺控制W校正所述電動車輛的姿態(tài)；當所述主動安全控制系統(tǒng)同時進入所述驅動 力橫擺控制模式和所述制動力橫擺控制模式后，所述電機控制器通過利用所述整車動力學 模型和所述輪胎模型，根據所述電動車輛在當前狀態(tài)下所述四個車輪的驅動力和制動力計 算得到第二反向橫擺力矩W抵消所述橫擺力矩差值ΔΜ，Κ使所述電動車輛進入穩(wěn)定狀態(tài)。
[0022] 在一實施例中，當所述電機控制器判斷所述電動車輛處于轉向不足狀態(tài)且所述電 動車輛發(fā)生前輪側滑時，其中，如果所述橫擺角速度差值Δν大于所述第一預設角速度且 小于等于所述第二預設角速度，所述電機控制器控制所述四個車輪中左后輪對應的電機增 加驅動力；如果所述橫擺角速度差值Δν大于所述第二預設角速度，所述電機控制器控制 所述左后輪對應的電機增加驅動力，同時控制所述四個車輪中右后輪對應的電機進行制 動。
[0023] 在一實施例中，當所述電機控制器判斷所述電動車輛處于過度轉向狀態(tài)且所述電 動車輛發(fā)生后輪側滑時，其中，如果所述后軸側偏角大于所述第一預設角度且小于等于所 述第二預設角度，所述電機控制器控制所述四個車輪中右前輪對應的電機增加驅動力；如 果所述后軸側偏角大于所述第二預設角度，所述電機控制器控制所述右前輪對應的電機增 加驅動力，同時控制所述四個車輪中左前輪對應的電機進行制動。
[0024] 為達到上述目的，本