專利名稱：一種輪轂電機(jī)驅(qū)動混合動力汽車的電子差速控制器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于汽車技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種輪轂電機(jī)驅(qū)動混合動力汽車的電子差速控制器。
背景技術(shù)：
·混合動力汽車具有節(jié)能和環(huán)保的優(yōu)點，是目前汽車技術(shù)發(fā)展的一種主要技術(shù)。在現(xiàn)有的混合動力汽車中大多數(shù)為兩輪驅(qū)動的，例如在汽車前機(jī)艙安裝傳統(tǒng)發(fā)動機(jī)系統(tǒng)，后橋采用雙輪轂電機(jī)作為輔助驅(qū)動系統(tǒng)的混合動力汽車，在這種構(gòu)型的混合動力控制系統(tǒng)的設(shè)計中，后輪轂電機(jī)的電子差速控制是一個難點。有人設(shè)計出一種電子差速控制系統(tǒng)，并且申報了專利，其名為“電動汽車的電機(jī)差速控制系統(tǒng)”，申請?zhí)?01120126600. 4，公告號CN201980292，其方案為一種電動汽車的電機(jī)差速控制系統(tǒng)，其特征是利用數(shù)字信號處理器(DSP) (8)自帶的ADC轉(zhuǎn)換將用戶的速度命令及汽車前輪角度的模擬量轉(zhuǎn)換為數(shù)字量并進(jìn)行運算，之后通過串口輸送給兩個下級的數(shù)字信號處理器(DSP) (9，10)驅(qū)動電機(jī)(11，12)。該方案能夠?qū)崿F(xiàn)后輪電機(jī)的差速，但是其僅僅通過前輪轉(zhuǎn)角模擬量進(jìn)行檢測，并沒有考慮汽車在實際行駛中其他因素的影響，因此該方案的控制效果不夠理想。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明針對現(xiàn)有的技術(shù)存在上述問題，提出了一種輪轂電機(jī)驅(qū)動混合動力汽車的電子差速控制器，該電子差速控制器能夠控制后輪轂電機(jī)實現(xiàn)差速功能，且計算更科學(xué)，控制更精確。本發(fā)明通過下列技術(shù)方案來實現(xiàn)一種輪轂電機(jī)驅(qū)動混合動力汽車的電子差速控制器，其特征在于，該電子差速器控制器包括后輪力矩增量計算模塊、輪轂電機(jī)力矩計算模塊和差速控制模塊，所述的后輪力矩增量計算模塊的輸入端連接有用于接收各種車輛信號的車輛信號接收單元，所述輪轂電機(jī)力矩計算模塊的輸入端連接有車輛行駛模式判斷模塊和蓄電池電量估算模塊，所述的后輪力矩增量計算模塊和輪轂電機(jī)力矩計算模塊的輸出端均與差速控制模塊連接，所述的后輪力矩增量計算模塊接收車輛信號接收單元輸送的各種車輛信號判斷出內(nèi)外側(cè)車輪并計算內(nèi)側(cè)車輪和外側(cè)車輪的力矩增量，所述的輪轂電機(jī)力矩計算模塊根據(jù)車輛行駛模式判斷模塊和蓄電池電量估算模塊輸送的信號計算當(dāng)前內(nèi)外側(cè)車輪的輪轂電機(jī)力矩，所述的差速控制模塊用于分別將當(dāng)前內(nèi)外側(cè)車輪的輪轂電機(jī)力矩和內(nèi)外側(cè)車輪的力矩增量相加后輸出驅(qū)動力矩。本輪轂電機(jī)驅(qū)動混合動力汽車的電子差速控制器通過車輛信號接收單元接收各種車輛信號，由車輛信號接收單元輸送給后輪力矩增量計算模塊，后輪力矩增量計算模塊根據(jù)接收的信號判斷出內(nèi)外側(cè)車輪并計算相應(yīng)的力矩增量并將結(jié)果發(fā)送給差速控制模塊，同時輪轂電機(jī)力矩計算模塊接收車輛行駛模式判斷模塊和蓄電池電量估算模塊輸送的信號計算當(dāng)前內(nèi)外側(cè)車輪的力矩并將結(jié)果發(fā)送給差速控制模塊，差速控制模塊將從后輪力矩增量計算模塊接收到信號與輪轂電機(jī)力矩計算模塊輸送的信號進(jìn)行求和計算得到內(nèi)外側(cè)車輪的驅(qū)動力矩，然后輸出。在上述的輪轂電機(jī)驅(qū)動混合動力汽車的電子差速控制器中，所述的車輛信號接收單元包括前輪信號模塊、后軸車速信號模塊和后輪轉(zhuǎn)動慣量信號模塊，所述的前輪信號模塊用于接收前輪偏角角度信號和計算前輪偏轉(zhuǎn)角速度信號，所述的后軸車速信號模塊用于接收兩后輪車速并計算兩后輪車速的平均車速作為后軸的中心車速信號，所述的后輪力矩增量計算模塊用于接收前輪偏 角角度信號、前輪偏轉(zhuǎn)角速度信號和中心車速信號并判斷出內(nèi)外側(cè)車輪，同時通過上述三個信號、車輛幾何參數(shù)、整車質(zhì)量、后輪半徑和后輪轉(zhuǎn)動慣量計算內(nèi)外側(cè)車輪的力矩增量。在上述的輪轂電機(jī)驅(qū)動混合動力汽車的電子差速控制器中，所述的車輛幾何參數(shù)包括前軸到后軸的距離、車輛質(zhì)心到前軸的距離、車輛質(zhì)心到后軸的距離、左右車輪的輪距以及質(zhì)心高度。在上述的輪轂電機(jī)驅(qū)動混合動力汽車的電子差速控制器中，所述的車輛行駛模式判斷模塊的輸入端連接有檔位信號接收模塊、加速度信號接收模塊和制動踏板信號接收模塊和車鑰匙信號模塊，所述的車輛行駛模式判斷模塊用于接收檔位信號、加速度信號、制動踏板信號和車鑰匙信號并判斷出當(dāng)前車輛的行駛模式，并同時輸送給上述的輪轂電機(jī)力矩計算模塊以計算出當(dāng)前內(nèi)外側(cè)輪轂電機(jī)力矩。在上述的輪轂電機(jī)驅(qū)動混合動力汽車的電子差速控制器中，所述的差速控制模塊的輸出端連接有力矩防飽和控制模塊，所述的力矩防飽和控制模塊的輸入端還連接有輪轂電機(jī)最大力矩計算模塊，所述的力矩防飽和控制模塊用于在側(cè)外側(cè)車輪輸出力矩飽和時控制輪轂電機(jī)的最大輸出力矩。力矩防飽和控制模塊根據(jù)最大力矩計算模塊計算出的最大助力力矩進(jìn)行力矩防飽和控制，得出兩個后輪的目標(biāo)轉(zhuǎn)矩然后輸出。此外，本發(fā)明還提供了一種具有上述電子差速器控制器的混合動力汽車，包括前輪、后輪和發(fā)動機(jī)，所述的發(fā)動機(jī)通過變速器與前輪連接，其特征在于，本混合動力汽車還包括蓄電池、電子差速器控制器和分別設(shè)置于所述后輪上的輪轂電機(jī)，所述的輪轂電機(jī)的控制器和蓄電池的電池充放電管理單元均與電子差速器控制器連接。電子差速器控制器通過對電機(jī)控制器和電池充放電管理單元的協(xié)調(diào)控制，對電機(jī)控制和蓄電池管理進(jìn)行綜合處理，實現(xiàn)了本混合動力汽車對于各種差速控制的需求。在上述的具有電子差速器控制器的混合動力汽車中，本混合動力汽車還包括與電子差速器控制器連接的檢測模塊，所述的檢測模塊包括方向盤轉(zhuǎn)角傳感器、后輪車速傳感器、后輪轉(zhuǎn)動慣量傳感器、檔位傳感器、加速度傳感器、制動踏板傳感器和車鑰匙傳感器。通過各種傳感器采集本混合動力汽車的狀態(tài)信息反饋給電子差速器控制器，實現(xiàn)了反饋控制，使得電子差速器控制器的差速控制更加精準(zhǔn)。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有以下優(yōu)點通過對前輪信號的采集獲取前輪偏角角度信號和計算前輪偏轉(zhuǎn)角速度信號判斷汽車的轉(zhuǎn)動方向進(jìn)而判斷出內(nèi)外側(cè)車輪，同時通過后輪車速信號模塊計算后軸中心車速，有后輪力矩增量計算模塊計算出內(nèi)外側(cè)車輪的力矩增量，結(jié)合輪轂電機(jī)力矩計算模塊算出的當(dāng)前內(nèi)外側(cè)車輪的力矩，分別求出內(nèi)外側(cè)車輪的驅(qū)動力矩，然后輸出給輪轂電機(jī)控制器，對后輪內(nèi)外側(cè)車輪分別控制，實現(xiàn)差速控制，本發(fā)明適合在不同駕駛條件下實現(xiàn)對后輪兩個輪轂電機(jī)轉(zhuǎn)速進(jìn)行合理、有效、可靠的協(xié)調(diào)控制。


圖I是本發(fā)明實施例中電子差速控制器結(jié)構(gòu)原理示意圖。圖2是本發(fā)明實施例中車輛轉(zhuǎn)向幾何模型圖。圖3是本發(fā)明實施例中車輛轉(zhuǎn)向時受力分析圖。圖4是本發(fā)明實施例中具有電子差速器控制器的混合動力汽車的結(jié)構(gòu)原理示意圖。
圖中，I、左前輪；2、右前輪；3、左后輪；3a、左輪轂電機(jī)；3al、左輪轂電機(jī)控制器；
4、右后輪；4a、右輪轂電機(jī)；4al、右輪轂電機(jī)控制器；5、發(fā)動機(jī)；6、變速器；7、蓄電池；7a、電池充放電管理單元；8、電子差速器控制器；9、檢測模塊；10、CAN總線。
具體實施例方式以下是本發(fā)明的具體實施例，并結(jié)合附圖對本發(fā)明的技術(shù)方案作進(jìn)一步的描述，但本發(fā)明并不限于這些實施例。如圖I所示，本輪轂電機(jī)驅(qū)動混合動力汽車的電子差速控制器包括后輪力矩增量計算模塊、輪轂電機(jī)力矩計算模塊和差速控制模塊，后輪力矩增量計算模塊和輪轂電機(jī)力矩計算模塊的輸出端均與差速控制模塊連接。其中，后輪力矩增量計算模塊的輸入端連接有用于接收各種車輛信號的車輛信號接收單元，所述輪轂電機(jī)力矩計算模塊的輸入端連接有車輛行駛模式判斷模塊和蓄電池電量估算模塊。后輪力矩增量計算模塊接收車輛信號接收單元輸送的各種車輛信號判斷出內(nèi)外側(cè)車輪并計算內(nèi)側(cè)車輪和外側(cè)車輪的力矩增量，輪轂電機(jī)力矩計算模塊根據(jù)車輛行駛模式判斷模塊和蓄電池電量估算模塊輸送的信號計算當(dāng)前內(nèi)外側(cè)車輪的輪轂電機(jī)力矩，差速控制模塊將當(dāng)前內(nèi)外側(cè)車輪的輪轂電機(jī)力矩和內(nèi)外側(cè)車輪的力矩增量相加后輸出驅(qū)動力矩。具體來說，車輛信號接收單元包括前輪信號模塊、后軸車速信號模塊和后輪轉(zhuǎn)動慣量信號模塊，前輪信號模塊接收前輪偏角角度信號和計算前輪偏轉(zhuǎn)角速度信號，后軸車速信號模塊接收兩后輪車速并計算兩后輪車速的平均車速作為后軸的中心車速信號。如圖2、圖3所示，本實施例中(以車輛左轉(zhuǎn)彎為例)，各種車輛信號包括前輪信號
模塊采集的前輪信號(包括前輪偏角角度信號S fl、前輪偏轉(zhuǎn)角速度信號j)、后軸車速信
dt
號模塊采集后軸中心車速信號Urt和后輪轉(zhuǎn)動慣量信號模塊采集后軸轉(zhuǎn)動慣量信號Iw3，以及車輛本身的幾何參數(shù)、整車質(zhì)量m、車輪半徑r，其中幾何參數(shù)又包括前軸到后軸的距離
I、車輛質(zhì)心到前軸的距離If、車輛質(zhì)心到后軸的距離Ir、左右車輪的輪距w以及質(zhì)心高度h0根據(jù)圖2所示的車輛轉(zhuǎn)向幾何模型可以得到R1 = L/sin δ fl ；
^LdBfiR4 = Ro + W = ~— + w —;
^°^πδ^ιdt
U3 R35u3+u4 = 2ur0 ；
權(quán)利要求
1.一種輪轂電機(jī)驅(qū)動混合動力汽車的電子差速控制器，其特征在于，該電子差速器控制器包括后輪力矩增量計算模塊、輪轂電機(jī)力矩計算模塊和差速控制模塊，所述的后輪力矩增量計算模塊的輸入端連接有用于接收各種車輛信號的車輛信號接收單元，所述輪轂電機(jī)力矩計算模塊的輸入端連接有車輛行駛模式判斷模塊和蓄電池電量估算模塊，所述的后輪力矩增量計算模塊和輪轂電機(jī)力矩計算模塊的輸出端均與差速控制模塊連接，所述的后輪力矩增量計算模塊接收車輛信號接收單元輸送的各種車輛信號判斷出內(nèi)外側(cè)車輪并計算內(nèi)側(cè)車輪和外側(cè)車輪的力矩增量，所述的輪轂電機(jī)力矩計算模塊根據(jù)車輛行駛模式判斷模塊和蓄電池電量估算模塊輸送的信號計算當(dāng)前內(nèi)外側(cè)車輪的輪轂電機(jī)力矩，所述的差速控制模塊用于分別將當(dāng)前內(nèi)外側(cè)車輪的輪轂電機(jī)力矩和內(nèi)外側(cè)車輪的力矩增量相加后輸出驅(qū)動力矩。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種輪轂電機(jī)驅(qū)動混合動力汽車的電子差速控制器，其特征在于，所述的車輛信號接收單元包括前輪信號模塊、后軸車速信號模塊和后輪轉(zhuǎn)動慣量信號模塊，所述的前輪信號模塊用于接收前輪偏角角度信號和計算前輪偏轉(zhuǎn)角速度信號，所述的后軸車速信號模塊用于接收兩后輪車速并計算兩后輪車速的平均車速作為后軸的中心車速信號，所述的后輪力矩增量計算模塊用于接收前輪偏角角度信號、前輪偏轉(zhuǎn)角速度信號和中心車速信號并判斷出內(nèi)外側(cè)車輪，同時通過上述三個信號、車輛幾何參數(shù)、整車質(zhì)量、后輪半徑和后輪轉(zhuǎn)動慣量計算內(nèi)外側(cè)車輪的力矩增量。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種輪轂電機(jī)驅(qū)動混合動力汽車的電子差速控制器，其特征在于，所述的車輛幾何參數(shù)包括前軸到后軸的距離、車輛質(zhì)心到前軸的距離、車輛質(zhì)心到后軸的距離、左右車輪的輪距以及質(zhì)心高度。
4.根據(jù)權(quán)利要求I或2所述的一種輪轂電機(jī)驅(qū)動混合動力汽車的電子差速控制器，其特征在于，所述的車輛行駛模式判斷模塊的輸入端連接有檔位信號接收模塊、加速度信號接收模塊和制動踏板信號接收模塊和車鑰匙信號模塊，所述的車輛行駛模式判斷模塊用于接收檔位信號、加速度信號、制動踏板信號和車鑰匙信號并判斷出當(dāng)前車輛的行駛模式，并同時輸送給上述的輪轂電機(jī)力矩計算模塊以計算出當(dāng)前內(nèi)外側(cè)輪轂電機(jī)力矩。
5.根據(jù)權(quán)利要求I或2所述的一種輪轂電機(jī)驅(qū)動混合動力汽車的電子差速控制器，其特征在于，所述的差速控制模塊的輸出端連接有力矩防飽和控制模塊，所述的力矩防飽和控制模塊的輸入端還連接有輪轂電機(jī)最大力矩計算模塊，所述的力矩防飽和控制模塊用于在側(cè)外側(cè)車輪輸出力矩飽和時控制輪轂電機(jī)的最大輸出力矩。
6.一種具有上述電子差速器控制器的混合動力汽車，包括前輪(1，2)、后輪(3，4)和發(fā)動機(jī)(5)，所述的發(fā)動機(jī)(5)通過變速器(6)與前輪(1，2)連接，其特征在于，本混合動力汽車還包括蓄電池(7)、電子差速器控制器(8)和分別設(shè)置于所述后輪上的輪轂電機(jī)(3al，4al)，所述的輪轂電機(jī)控制器(3al，4al)和蓄電池(7)的電池充放電管理單元(7a)均與電子差速器控制器(8)連接。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的一種具有上述電子差速器控制器的混合動力汽車，其特征在于，本混合動力汽車還包括與電子差速器控制器(8)連接的檢測模塊(9)，所述的檢測模塊(9)包括方向盤轉(zhuǎn)角傳感器、后輪車速傳感器、后輪轉(zhuǎn)動慣量傳感器、檔位傳感器、加速度傳感器、制動踏板傳感器和車鑰匙傳感器。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種輪轂電機(jī)驅(qū)動混合動力汽車的電子差速控制器，屬于汽車技術(shù)領(lǐng)域。它解決了現(xiàn)有技術(shù)中電子差速控制器控制效果不夠理想，不夠科學(xué)準(zhǔn)確的問題。該控制器包括后輪力矩增量計算模塊、輪轂電機(jī)力矩計算模塊和差速控制模塊，后輪力矩增量計算模塊的輸入端連接有用于接收各種車輛信號的車輛信號接收單元，輪轂電機(jī)力矩計算模塊的輸入端連接有車輛行駛模式判斷模塊和蓄電池電量估算模塊，后輪力矩增量計算模塊和輪轂電機(jī)力矩計算模塊的輸出端均與差速控制模塊連接。該控制器能夠在不同駕駛條件下實現(xiàn)對后輪兩個輪轂電機(jī)轉(zhuǎn)速進(jìn)行合理、有效、可靠的協(xié)調(diào)控制。
文檔編號B62D11/04GK102910204SQ20121042843
公開日2013年2月6日 申請日期2012年10月31日 優(yōu)先權(quán)日2012年10月31日
發(fā)明者陳啟苗, 李志成, 孫文凱, 金啟前, 由毅, 趙福全 申請人:浙江吉利汽車研究院有限公司杭州分公司, 浙江吉利汽車研究院有限公司, 浙江吉利控股集團(tuán)有限公司