苏昊;余卓平;熊璐;张培志
【摘 要】ex6 plus文章分析了分布式驱动车辆控制系统框架,将控制系统分为整车控制层和执行器控制层;基于有限状态机(finite state machine,FSM)设计了整车控制策略,划分了车辆工作模式,设计了各个工作模式之间的切换路径与切换逻辑;基于转矩矢量控制(torque vectoring control,TVC)设计了包含横摆角速度跟踪控制和纵向力分配的车辆动力学控制算法.实车实验结果表明,各个工作模式能够按照期望路径切换,动力学控制算法能够准确响应上层行车需求.
【期刊名称】《合肥工业大学学报（自然科学版）》
【年(卷),期】2019(042)004
【总页数】7页(P439-444,555)美国高速公路
【关键词】e-tron分布式驱动;有限状态机(FSM);转矩矢量控制(TVC);整车控制策略;动力学控制
【作 者】苏昊;余卓平;熊璐;张培志
【作者单位】上海汽车集团股份有限公司技术中心,上海 200041;同济大学汽车学院,上海 201804;同济大学智能型新能源汽车协同创新中心,上海 201804;同济大学汽车学院,上海 201804;同济大学智能型新能源汽车协同创新中心,上海 201804;同济大学汽车学院,上海 201804;同济大学智能型新能源汽车协同创新中心,上海 201804
【正文语种】中 文
【中图分类】U462.3
0 引 言
现代电动汽车按驱动类型划分主要分为集中动力驱动和分布式驱动2种形式。
集中动力驱动电动汽车和传统汽车结构相似,只是将传统燃油汽车的内燃机改装成电动机及其相关部件,同样也分为发动机前置后轮驱动、发动机前置前轮驱动、发动机后置后轮驱动、发动机中置后轮驱动几种方案,其机械传动装置也包含离合器、减速器、传动轴等。这种方案相对成熟,安全性能也较髙,但是对于电动汽车来说,结构复杂,不仅增加了整车质量,而且影响了传递效率。
不同于集中动力驱动电动汽车,分布式驱动电动汽车采用4个电机作为动力源,这样的驱动方式使得每个轮胎都成了独立的驱动轮[1]。其中以轮穀或轮边电机为动力源的电动汽车,其电机与电池之间采用软电缆传递,从而摆脱了传统机械传动的束缚,带给电动汽车更多优点。无论从环境方面还是从能源角度考虑,现代电动汽车都是未来汽车技术研究的重点主攻方向。相对于其他形式的动力系统,分布式驱动电动汽车因其更好的动力学可控制性、更高的驱动系统效率以及系统结构可靠性等突出优势,近年来成为国内外的研究热点[2]。
1 车辆机械及控制系统
1.1 车辆整车参数与底盘机械系统
本文的研究对象是一辆分布式驱动SUV,它由某款自主品牌传统SUV改造而成。其中前轮由轮边电机驱动,后轮由轮毂电机驱动。其余重要部件还包括整车控制器VCU、电池管理系统BMS与动力电池组、电机控制器、车载充电器与充电器ECU等。部分整车参数见表1所列。
表1 整车参数参数整备质量/kg轴距/m横摆转动惯量/(kg·m2)轮距/m车轮滚动半径/m前、后轴轴荷/kg轮胎规格 数值<2 0002.741 835.21.7550.371 000R16.5LT
宗申三轮摩托车价格1.2 车辆控制系统
为了便于建模和控制,针对所研究车辆的特性,将整个车辆控制系统分为上层整车控制系统和下层执行器层2层。
整车控制系统功能由整车控制器实现。通过惯性单元、挡位信号、制动踏板信号、加速踏板信号等采集车辆状态信息,同时解析驾驶员意图,并进行整车管理和车辆动力学控制。首先根据车辆状态和所解析出的驾驶员意图,对车辆系统进行管理,决策出车辆的工作模式,同时计算得到整车控制系统特定的控制指令,发送给下层的各个执行子系统。整车控制系统层与执行器层之间采用CAN总线来通信。
下层执行器层是车辆所有行为动作的最终执行者,执行器的性能好坏直接关系到车辆能否准确和及时地跟踪，完成控制系统的控制指令,执行驾驶员的意图。
本文所研究车辆的执行器系统层包括左右4个电机控制器、左右4个电机、换挡电机等。
2 基于有限状态机的整车控制策略
2.1 有限状态机
贵阳小客车专段号牌有限状态机(finite state machine,FSM)[3]是指系统中存在有限个离散状态,当某些事件发生时,系统从当前状态转移到另一状态。有限状态机可用一个三元组来表示,其中状态是一个有限集,称为离散状态空间;转移条件也是一个有限集,称为离散事件的集合,为离散状态转移函数,用来表示某些事件发生后系统离散状态的转移规则。
研究有限状态机的关键就是在系统状态空间中出离散状态间的转移规则,这就需要在每个状态下全面分析驱动状态转移的事件以及转移的目的状态。系统的每个状态下都有特定的输出,这些特定的输出可理解为系统的性能指标。当状态发生转移时,会伴随着系统输出性能指标的变化,从而表现出系统的动态特性[4]。有限状态机中,针对可转移的状态设计出状态转移事件,便可构造出状态转移图,如图1所示。
图1 有限状态机状态转移
2.2 车辆工作模式定义
整车控制器软件的开发基于V模式,首先对整车控制器应用软件进行功能定义。整车控制系统功能定义是从系统需求角度出发,对控制系统功能进行详细地描述,是指导控制软件开发、测试的基础。
整车控制器应实现对车辆工作模式的切换,对动力电机、动力电池和DCL等高压电部件的管理、输入信号的采集,对整车CAN网络通信的监控,通过钥匙开关、挡位开关、驻车开关、油门踏板、制动踏板、方向盘等硬线信号对驾驶员操作需求的解析,计算每个电机驱动、制动力矩,对车辆故障进行诊断处理。因此,为了完成整车控制器中复杂的功能,将整车工作模式或工作状态划分如下:
(1) 停机模式。钥匙开关处于OFF挡,整车控制器、电机控制器、电池管理系统均不上电,动力电池高压继电器断开。
切换路径为充电开关打开,切换至充电模式;钥匙开关打开至KL15挡,切换至待机模式。
吉利帝豪ec7(2) 待机模式。钥匙开关处于KL15挡,整车控制系统上电,整车控制器、电机控制器、电池管理系统上电,高压继电器断开,动力电机不使能。
发布评论