電動車輛及其主動安全控制系統和方法與流程

2024-03-20 06:08:05

本發明涉及電動車輛技術領域，特別涉及一種電動車輛的主動安全控制系統、一種電動車輛的主動安全控制方法以及一種電動車輛。

背景技術：

ESP(Electronic Stability Program，電子車輛穩定控制系統)是一種能夠在極限工況下幫助駕駛員保持車輛穩定的汽車電子控制系統。通常它由傳感器系統(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)、液壓執行系統以及ECU(Electronic Control Unit，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，通過對處於臨界穩定狀態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定狀態，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工況下相一致，使駕駛員可賴其以往線性區的駕駛經驗對車輛進行操作，達到控制車輛的目的。

目前在傳統車輛上，液壓制動系統是必不可少的，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定控制，但是，液壓制動系統較為複雜，並且響應較慢，影響車輛駕駛的安全性。

技術實現要素：

本申請是基於發明人對以下問題的認識和研究做出的：

相關技術中提出了一種汽車電子穩定控制系統，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送給控制單元，該系統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行系統，達到ESP的控制效果。

由此可知，全輪驅動的電動汽車可以利用電機的制動回饋特性進行橫擺力矩控制，可以取代液壓ESP的作用。但是，電動汽車的高續航裡程、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轂電機由於布置空間的限制，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；並且從整車動力學角度來看，相關技術中的汽車電子穩定控制系統只能從制動的角度對車輛進行橫擺控制，車輛的操穩性能並不理想，降低了車輛的安全性。

同時，電動汽車在利用電機的制動回饋特性時還有一些限制，例如電池容量過高無法進行制動回饋，或者電機由於自身特性導致低轉速和高轉速時的回饋能力有限等，這些情況會導致電機無法對車輛的制動要求做出及時、有力的響應，從而導致車輛的行駛狀態持續惡化，使車輛進入不可控的非穩定狀態，從一定程度上影響車輛駕駛的安全性。

本發明的目的旨在至少解決上述的技術缺陷之一。

為此，本發明的第一個目的在於提出一種電動車輛的主動安全控制系統，以解決全輪驅動電動汽車的車身動態控制問題和液壓電子穩定控制系統存在的響應速度慢的問題，並且可大大提升車輛的操穩性和安全性。

本發明的第二個目的在於提出一種電動車輛。本發明的第三個目的在於提出一種電動車輛的主動安全控制方法。

為達到上述目的，本發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，包括：四個車輪；四個獨立控制的電機，每個所述電機對應每個所述車輪設置；輪速檢測模塊，所述輪速檢測模塊用於檢測所述電動車輛的輪速以生成輪速信號；四個液壓制動器，每個所述液壓制動器對應每個所述車輪設置；方向盤轉角傳感器；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；主動安全控制器，所述主動安全控制器與所述電機控制器之間進行相互通信，並與所述方向盤轉角傳感器和所述偏航率傳感器模組進行通信，以及通過制動管路與每個所述液壓制動器相連，所述主動安全控制器接收所述輪速檢測模塊發送的所述輪速信號、所述方向盤轉角傳感器和所述偏航率傳感器模組發送的所述電動車輛的狀態信息，並根據所述輪速信號、所述電動車輛的狀態信息、所述電池包的狀態信息以及所述四個電機的狀態信息對所述四個液壓制動器進行控制和通過所述電機控制器對所述四個電機進行控制，以在所述電動車輛發生側滑且處於側滑極限區間之前利用所述四個電機的驅動力矩對所述電動車輛進行橫擺控制，在所述電動車輛處於所述側滑極限區間時同時利用所述四個電機的驅動力矩和回饋制動力矩、所述四個液壓制動器的制動力矩對所述電動車輛進行橫擺控制。

根據本發明實施例的電動車輛的主動安全控制系統，在電動車輛發生側滑且處於側滑極限區間之前利用四個電機的驅動力矩對電動車輛進行橫擺控制，糾正電動車輛的姿態，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性； 在電動車輛處於側滑極限區間時同時利用四個電機的驅動力矩和回饋制動力矩、四個液壓制動器的制動力矩對電動車輛進行橫擺控制，使得電動車輛更迅速地進入穩定狀態，提升電動車輛的安全性，並且在電機回饋制動能力有限時，可通過液壓制動器的制動力矩和電機的回饋制動力矩聯合控制，以快速進行液壓制動力矩補充，實現主動安全控制器的聯合控制功能，擴大系統的適用範圍，因此不僅解決了全輪驅動電動汽車的車身動態控制問題和液壓電子穩定控制系統存在的響應速度慢的問題，還可大大提升車輛的操穩性和安全性。此外，本發明實施例的電動車輛的主動安全控制系統設置了全輪輪邊電機加傳動軸的驅動架構，不僅有利於空間布置，還能顯著提高電動車輛的驅動、制動回饋能力。

為達到上述目的，本發明第二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。

根據本發明實施例的電動車輛，在發生側滑且處於側滑極限區間之前利用四個電機的驅動力矩進行橫擺控制，糾正電動車輛的姿態，提高電動車輛過彎速度，避免制動帶來的車速下降，提升操穩性；在處於側滑極限區間時同時利用四個電機的驅動力矩和回饋制動力矩、四個液壓制動器的制動力矩進行橫擺控制，更迅速地進入穩定狀態，提升了安全性，並且在電機回饋制動能力有限時，可通過液壓制動器的制動力矩和電機的回饋制動力矩聯合控制，以快速進行液壓制動力矩補充，實現主動安全控制器的聯合控制功能，適用範圍廣，安全性更高。

為達到上述目的，本發明第三方面實施例提出的一種電動車輛的主動安全控制方法，包括以下步驟：檢測所述電動車輛的輪速以生成輪速信號，並通過所述方向盤轉角傳感器和所述偏航率傳感器模組檢測所述電動車輛的狀態信息；所述主動安全控制器與所述電機控制器之間進行相互通信以獲取所述電池包的狀態信息以及所述四個電機的狀態信息，並接收所述輪速信號和所述電動車輛的狀態信息；所述主動安全控制器根據所述輪速信號、所述電動車輛的狀態信息、所述電池包的狀態信息以及所述四個電機的狀態信息對所述四個液壓制動器進行控制和通過所述電機控制器對所述四個電機進行控制，以在所述電動車輛發生側滑且處於側滑極限區間之前利用所述四個電機的驅動力矩對所述電動車輛進行橫擺控制，在所述電動車輛處於所述側滑極限區間時同時利用所述四個電機的驅動力矩和回饋制動力矩、所述四個液壓制動器的制動力矩對所述電動車輛進行橫擺控制。

根據本發明實施例的電動車輛的主動安全控制方法，在電動車輛發生側滑且處於側滑極限區間之前利用四個電機的驅動力矩對電動車輛進行橫擺控制，糾正電動車輛 的姿態，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性；在電動車輛處於側滑極限區間時同時利用四個電機的驅動力矩和回饋制動力矩、四個液壓制動器的制動力矩對電動車輛進行橫擺控制，使得電動車輛更迅速地進入穩定狀態，提升電動車輛的安全性，並且在電機回饋制動能力有限時，可通過液壓制動器的制動力矩和電機的回饋制動力矩聯合控制，以快速進行液壓制動力矩補充，實現主動安全控制器的聯合控制功能，擴大系統的適用範圍，因此不僅解決了全輪驅動電動汽車的車身動態控制問題和液壓電子穩定控制系統存在的響應速度慢的問題，還可大大提升電動車輛的操穩性和安全性。

本發明附加的方面和優點將在下面的描述中部分給出，部分將從下面的描述中變得明顯，或通過本發明的實踐了解到。

附圖說明

本發明上述的和/或附加的方面和優點從下面結合附圖對實施例的描述中將變得明顯和容易理解，其中：

圖1為根據本發明實施例的電動車輛的主動安全控制系統的結構框圖；

圖2為根據本發明一個實施例的電動車輛右轉向不足時主動安全控制系統對電動車輛進行主動安全控制的示意圖；

圖3為根據本發明一個實施例的電動車輛左轉向不足時主動安全控制系統對電動車輛進行主動安全控制的示意圖；

圖4為根據本發明另一個實施例的電動車輛右轉過度時主動安全控制系統對電動車輛進行主動安全控制的示意圖；

圖5為根據本發明另一個實施例的電動車輛左轉過度時主動安全控制系統對電動車輛進行主動安全控制的示意圖；以及

圖6為根據本發明實施例的電動車輛的主動安全控制方法的流程圖。

具體實施方式

下面詳細描述本發明的實施例，所述實施例的示例在附圖中示出，其中自始至終相同或類似的標號表示相同或類似的元件或具有相同或類似功能的元件。下面通過參考附圖描述的實施例是示例性的，僅用於解釋本發明，而不能解釋為對本發明的限制。

下文的公開提供了許多不同的實施例或例子用來實現本發明的不同結構。為了簡化本發明的公開，下文中對特定例子的部件和設置進行描述。當然，它們僅僅為示例， 並且目的不在於限制本發明。此外，本發明可以在不同例子中重複參考數字和/或字母。這種重複是為了簡化和清楚的目的，其本身不指示所討論各種實施例和/或設置之間的關係。此外，本發明提供了的各種特定的工藝和材料的例子，但是本領域普通技術人員可以意識到其他工藝的可應用於性和/或其他材料的使用。另外，以下描述的第一特徵在第二特徵之「上」的結構可以包括第一和第二特徵形成為直接接觸的實施例，也可以包括另外的特徵形成在第一和第二特徵之間的實施例，這樣第一和第二特徵可能不是直接接觸。

在本發明的描述中，需要說明的是，除非另有規定和限定，術語「安裝」、「相連」、「連接」應做廣義理解，例如，可以是機械連接或電連接，也可以是兩個元件內部的連通，可以是直接相連，也可以通過中間媒介間接相連，對於本領域的普通技術人員而言，可以根據具體情況理解上述術語的具體含義。

下面參照附圖來描述根據本發明實施例提出的電動車輛的主動安全控制系統、電動車輛的主動安全控制方法以及具有該主動安全控制系統的電動車輛。

圖1為根據本發明實施例的電動車輛的主動安全控制系統的結構框圖。如圖1所示，該電動車輛的主動安全控制系統包括：電機控制器1、電池包2、四個獨立控制的電機3、四個變速器4、四根傳動軸5、四個車輪7、輪速檢測模塊100、集成液壓調節單元的主動安全控制器8、偏航率傳感器模組9、方向盤轉角傳感器10和四個液壓制動器12。

其中，每個變速器4通過傳動軸5與每個車輪7連接，每個電機3對應每個車輪設置，且與每個變速4器相連。輪速檢測模塊100用於檢測電動車輛的輪速以生成輪速信號，每個液壓制動器12對應每個車輪7設置，電機控制器1通過高壓線與電池包2和四個電機3分別相連。主動安全控制器8與電機控制器1之間進行相互通信，並與方向盤轉角傳感器10和偏航率傳感器模組9進行通信，以及通過制動管路與每個液壓制動器12相連，主動安全控制器8接收輪速檢測模塊100發送的所述輪速信號、方向盤轉角傳感器10和偏航率傳感器模組9發送的所述電動車輛的狀態信息，並根據所述輪速信號、所述電動車輛的狀態信息、所述電池包的狀態信息以及四個電機3的狀態信息對四個液壓制動器12進行控制和通過電機控制器1對四個電機3進行控制，以在電動車輛發生側滑且處於側滑極限區間之前利用四個電機3的驅動力矩對電動車輛進行橫擺控制，在電動車輛處於側滑極限區間時同時利用四個電機3的驅動力矩和回饋制動力矩、四個液壓制動器12的制動力矩對電動車輛進行橫擺控制。

因此說，本發明實施例的電動車輛的主動安全控制系統在電動車輛發生側滑且處 於側滑極限區間之前即電動車輛側滑初期未處在極限附著側滑工況下利用四個輪邊電機的驅動功能來提升電動車輛操穩能力，同時在電動車輛處於側滑極限區間即電動車輛在側滑極限附著工況下利用電機驅動、電機制動和液壓制動的功能來替代原有的液壓電子控制系統，具有響應速度快、調節範圍大的優點，並更好地提升電動車輛主動安全性能。其中，側滑極限區間是指電動車輛發生側滑且還能夠處於可控制的極限工況，可通過電動車輛的橫擺角速度差值或後軸側偏角進行判斷。

具體而言，如圖1所示，方向盤轉角傳感器10和偏航率傳感器模組9通過CAN網絡將感應到電動車輛的狀態信息發送給主動安全控制器8。輪速檢測模塊100可包括四個輪速傳感器11和/或四個旋變傳感器6，其中，每個所述輪速傳感器對應每個所述車輪設置，每個所述旋變傳感器對應每個所述電機設置。四個旋變傳感器6可通過硬線連接至電機控制器1，為四個電機的力矩精確控制提供輸入信息，四個輪速傳感器11可通過硬線連接至主動安全控制器8，用以提供四個車輪的運動狀態信息，並且兩者均能提供測量輪速功能，並且可以選擇任意一套輪速測量系統，也可以同時使用兩套輪速測量系統，相互校驗，這樣如出現一套輪速傳感器失效時，則以另一套測量的輪速作為判斷依據。如圖1所示，本發明實施例的電動車輛的主動安全控制系統就是採用四個旋變傳感器6和四個輪速傳感器11分別組成的兩套輪速測量系統，其中，四個旋變傳感器6將測量信息發送給電機控制器1，電機控制器1可將四個旋變傳感器6的測量信息發送給主動安全控制器8，以供主動安全控制器8進行測量輪速使用，四個輪速傳感器11可將檢測的四個車輪的運動狀態信息直接發送給主動安全控制器8，以供主動安全控制器8進行測量輪速使用。四個電機3獨立控制，互不影響，每個電機3與每個變速器4固連在一起，每個變速器4與每個車輪7通過傳動軸5進行連接。

並且，集成液壓調節單元的主動安全控制器8通過制動管路分別與四個液壓制動器12連接在一起，傳播介質為制動液，可以實現單個車輪的液壓制動力精確控制；液壓制動器12固定在車輪7上，通過液壓對摩擦片的壓縮提供制動力；電池包2通過高壓線與電機控制器1連接，可以實現充電、放電過程；電機控制器1通過高壓線與四個電機3連接，四個電機3獨立控制互不影響，四個電機3均可以獨立提供驅動或制動功能；集成液壓調節單元的主動安全控制器8與電機控制器1可通過CAN網絡進行連接以進行信息交互，集成液壓調節單元的主動安全控制器8通過CAN網絡發指令給電機控制器1，要求電機控制器1對四個車輪的電機進行力矩控制，以提供合適的驅動力矩或制動力矩，同時集成液壓調節單元的主動安全控制器8可以根據電機控制器1提供的電機回饋制動力矩及時調整對應車輪的液壓制動力矩，進行兩種制動力矩的聯合控制。

因此說，在本發明的實施例中，主動安全控制器8接收到方向盤轉角傳感器10、偏航率傳感器模組9、輪速傳感器11、電池包2、四個電機3等各個部件的狀態信號後，判斷電動車輛的整車姿態及路面狀況。在需要對電動車輛進行姿態調整時，主動安全控制器8依據方向盤轉角傳感器10、偏航率傳感器模組9、輪速傳感器11檢測的數據，通過計算獲得相應的控制信息，同時根據電池包2的狀態，四個電機3的能力，發出控制指令，通過電機控制器1讓四個電機3發出驅動力矩或制動力矩，並控制四個液壓控制器12以及時調整對應車輪的液壓制動力矩，從而改變車輪端的力矩，達到主動安全控制器8制定的目標數據，同時使電動車輛達到穩定狀態。在執行過程中，主動安全控制器8實時監控方向盤轉角傳感器10、偏航率傳感器模組9、旋變傳感器6、輪速傳感器11、電池包2、四個電機3等部件的狀態，通過接收到的參數進行判斷，並實時調整目標參數，同時控制四個電機和四個液壓制動器。

根據本發明的一個實施例，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。

並且，在電動車輛行駛過程中，主動安全控制器8根據方向盤轉角傳感器10檢測的方向盤轉角信號、縱向加速度傳感器檢測的縱向加速度和輪速信號實時計算電動車輛的目標橫擺角速度(Vx為縱向車速，Vx根據電動車輛的四個車輪的輪速信號和縱向加速度估算得到，δ為前輪轉角，δ根據方向盤轉角信號得到，其中，電動車輛的方向盤轉角與前輪轉角之間的比值固定，因此可通過方向盤轉角信號計算得到前輪轉角，L為軸距，Vch為特徵車速)，並將目標橫擺角速度與橫擺角速度傳感器檢測的電動車輛的實際橫擺角速度Ψ′actual進行比較以獲得橫擺角速度差值ΔΨ′＝Ψ′target-Ψ′actual，同時主動安全控制器8根據輪速信號、方向盤轉角信號、縱向加速度、電動車輛的實際橫擺角速度和側向加速度傳感器檢測的電動車輛的側向加速度計算電動車輛的後軸側偏角(αr為後軸側偏角，β質心側偏角，β約等於縱向車速除以側向車速，縱向車速Vx根據電動車輛的四個車輪的輪速信號和縱向加速度估算得到，側向車速通過側向加速度進行積分求得，Lr為質心與後軸的距離，是一個預設值，Ψ′為實際橫擺角速度)，以及主動安全控制器8根據目標橫擺角速度和電動車輛的實際橫擺角速度通過利用電動車輛的整車轉動慣量I以實時計算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ΔM＝I×(Ψ′target-Ψ′actual)。其中，在主動安全控制器8中還設有橫擺角速度差值門限ΔΨ′1即第一預設角速度、後軸側偏角門限值αr1即第一預設角度(電機驅動介入橫擺控制門限)以及橫擺角速度差值門限ΔΨ′2即第二預設角速度、後軸側偏角門限值αr2即第二預設角度(電機制動和液壓制動介入橫擺控制門限)。

需要說明的是，在本發明的實施例中，如果橫擺角速度差值△ψ′小於第一預設角速度或者後軸側偏角小於第一預設角度，說明電動車輛未發生側滑，整車運行穩定，無需主動安全控制系統介入控制；如果橫擺角速度差值△ψ′大於第一預設角速度且小於等於第二預設角速度或者後軸側偏角大於第一預設角度且小於等於第二預設角度，說明電動車輛發生側滑且處於側滑極限區間之前，需要控制主動安全控制系統進入驅動力橫擺控制模式，以利用所述四個電機的驅動力矩對所述電動車輛進行橫擺控制；如果橫擺角速度差值△ψ′大於第二預設角速度或者後軸側偏角大於第二預設角度，說明電動車輛發生處於側滑極限區間，需要控制主動安全控制系統同時進入驅動力橫擺控制模式和制動力橫擺控制模式，以同時利用所述四個電機的驅動力矩和回饋制動力矩、所述四個液壓制動器的制動力矩對所述電動車輛進行橫擺控制。

其中，當橫擺角速度差值△ψ′大於第一預設角速度且小於等於第二預設角速度或者後軸側偏角大於第一預設角度且小於等於第二預設角度時，主動安全控制器8判斷電動車輛發生側滑且處於側滑極限區間之前，並控制主動安全控制系統進入驅動力橫擺控制模式。並且當主動安全控制系統進入驅動力橫擺控制模式後，即當所述主動安全控制器利用所述四個電機的驅動力矩對所述電動車輛進行橫擺控制時，主動安全控制器8通過利用整車動力學模型和輪胎模型，根據電動車輛在當前狀態下四個車輪的驅動力矩計算得到第一反向橫擺力矩(與△M方向相反)，並根據第一反向橫擺力矩對電動車輛進行橫擺控制以校正電動車輛的姿態，其中，所述四個車輪的驅動力矩根據所述四個電機的驅動力矩得到。即言，主動安全控制器8計算得到每個車輪對應的可利用的主動控制橫擺力矩值，並根據計算得到的四個可利用的主動控制橫擺力矩值選擇對最大的一個或兩個可利用的主動控制橫擺力矩值對應的車輪增加驅動力以進行橫擺力矩控制，從而可提升電動車輛的過彎速度，糾正電動車輛的姿態，提升電動車輛的操穩性。其中，需要說明的是，同一個車輪的力矩方向會隨著車輛姿態變化，例如某一時刻即T1時刻的左前輪力矩可用，某另一時刻即T2時刻左前輪力矩可能起反作用，就不能使用，因此，四個車輪的反向橫擺力矩是瞬態的，簡單概括為可利用的主動控制橫擺力矩。

當橫擺角速度差值△ψ′大於第二預設角速度或者後軸側偏角大於第二預設角度時，主動安全控制器8判斷電動車輛進入了極限附著側滑工況即處於側滑極限區間，並控制主動安全控制系統同時進入驅動力橫擺控制模式和制動力橫擺控制模式。並且當主動安全控制系統同時進入驅動力橫擺控制模式和制動力橫擺控制模式後，即當所述主動安全控制器同時利用所述四個電機的驅動力矩和回饋制動力矩、所述四個液壓制動器的制動力矩對所述電動車輛進行橫擺控制時，主動安全控制器8通過利用整車動力學模型和輪胎模型，根據電動車輛在當前狀態下四個車輪的驅動力矩和制動力矩計算得到第二反向橫擺力矩以抵消橫擺力矩差值△M，以使電動車輛進入穩定狀態，其中，四個車輪的制動力矩根據四個電機的回饋制動力矩和四個液壓制動器的制動力矩得到，所述四個車輪的驅動力矩根據所述四個電機的驅動力矩得到。需要說明的是，制動力是通過集成液壓調節單元的主動安全控制器8對電機回饋制動和液壓制動器的聯合控制實現，當電機回饋制動能力受限時，液壓制動器及時進行液壓制動力補充，相比於傳統ESP，可充分利用電機響應迅速的特點，可以使車輛更快地進入穩定狀態。

根據本發明的一個實施例，當主動安全控制器8同時利用四個電機的驅動力矩和回饋制動力矩、四個液壓制動器的制動力矩對電動車輛進行橫擺控制時，其中，如果主動安全控制器8判斷橫擺控制需求制動力矩小於或等於回饋制動力矩，則完全利用回饋制動力矩得到四個車輪的制動力矩；如果主動安全控制器8判斷橫擺控制需求制動力矩大於回饋制動力矩，則同時利用回饋制動力矩和四個液壓制動器的制動力矩得到四個車輪的制動力矩。

也就是說，主動安全控制系統同時進入驅動力橫擺控制模式和制動力橫擺控制模式後，當橫擺控制需求制動力矩Trequest小於等於電機能夠提供的回饋制動力矩Tbrake-motor時，完全利用電機的回饋制動力矩進行控制；當橫擺控制需求制動力矩Trequest大於電機能夠提供的回饋制動力矩Tbrake-motor時，首先利用電機的回饋制動力矩Tbrake-motor進行控制，同時計算出需求的液壓制動力矩Tbrake-hydraulic＝Trequest-Tbrake-motor，集成液壓調節單元的主動安全控制器8快速進行液壓的主動增壓介入橫擺力矩控制。因此，在本發明的實施例中，針對電機回饋制動能力不足的情況可以及時地利用液壓制動力進行補充控制，以解決全輪驅動電動車輛電機回饋方面存在的問題。

具體地，根據本發明的一個實施例，如圖2所示，當主動安全控制器8判斷電動車輛處於右轉向不足狀態且電動車輛發生前輪側滑時，其中，如果橫擺角速度差值△ψ′大於第一預設角速度且小於等於第二預設角速度，主動安全控制器8通過電機控制器 1控制四個車輪中左後輪對應的電機增加驅動力矩，保證額外增加的驅動力矩產生的主動橫擺力矩M＝-△M，提升電動車輛的過彎速度，提升電動車輛的操穩特性；如果橫擺角速度差值△ψ′大於第二預設角速度，主動安全控制器8通過電機控制器1控制左後輪對應的電機增加驅動力矩，同時對四個車輪中右後輪進行制動控制，並同時進行Trequest和Tbrake-motor的判斷，保證驅動和制動共同產生的主動橫擺力矩M＝-△M，使電動車輛儘快進入穩定狀態。

根據本發明的一個實施例，如圖3所示，當主動安全控制器8判斷電動車輛處於左轉向不足狀態且電動車輛發生前輪側滑時，其中，如果橫擺角速度差值△ψ′大於第一預設角速度且小於等於第二預設角速度，主動安全控制器8通過電機控制器1控制四個車輪中右後輪對應的電機增加驅動力矩，保證額外增加的驅動力矩產生的主動橫擺力矩M＝-△M，提升電動車輛的過彎速度，提升電動車輛的操穩特性；如果橫擺角速度差值△ψ′大於第二預設角速度，主動安全控制器8通過電機控制器1控制右後輪對應的電機增加驅動力矩，同時對四個車輪中左後輪進行制動控制，並同時進行Trequest和Tbrake-motor的判斷，保證驅動和制動共同產生的主動橫擺力矩M＝-△M，使電動車輛儘快進入穩定狀態。

具體地，根據本發明的另一個實施例，如圖4所示，當主動安全控制器8判斷電動車輛處於右轉過度轉向狀態且電動車輛發生後輪側滑時，其中，如果後軸側偏角大於第一預設角度且小於等於第二預設角度，主動安全控制器8通過電機控制器1控制四個車輪中右前輪對應的電機增加驅動力矩，保證驅動力矩產生的主動橫擺力矩M＝-△M，提升電動車輛的過彎速度，提升電動車輛的操穩特性；如果後軸側偏角大於第二預設角度，主動安全控制器8通過電機控制器1控制右前輪對應的電機增加驅動力矩，同時對四個車輪中左前輪進行制動控制，並同時進行Trequest和Tbrake-motor的判斷，保證驅動和制動共同產生的主動橫擺力矩M＝-△M，使電動車輛儘快進入穩定狀態。

根據本發明的另一個實施例，如圖5所示，當主動安全控制器8判斷電動車輛處於左轉過度轉向狀態且電動車輛發生後輪側滑時，其中，如果後軸側偏角大於第一預設角度且小於等於第二預設角度，主動安全控制器8通過電機控制器1控制四個車輪中左前輪對應的電機增加驅動力矩，保證驅動力矩產生的主動橫擺力矩M＝-△M，提升電動車輛的過彎速度，提升電動車輛的操穩特性；如果後軸側偏角大於第二預設角度，主動安全控制器8通過電機控制器1控制左前輪對應的電機增加驅動力矩，同時對四個車輪中右前輪進行制動控制，並同時進行Trequest和Tbrake-motor的判斷，保證驅動和制動共同產生的主動橫擺力矩M＝-△M，使電動車輛儘快進入穩定狀態。

其中，當電動車輛實際橫擺角速度與目標橫擺角速度的偏差大於設定的門限值，但後 軸側偏角沒有達到設定的門限值，說明前輪轉向不足；當後軸側偏角達到設定的門限值，但電動車輛的實際橫擺角速度與目標橫擺角速度的偏差沒有達到設定的門限值，說明後輪轉向過度。而電動車輛的左右轉向可通過方向盤轉角信號的正負值進行判斷得到。由此，在本發明的實施例中，主動安全控制器可判斷電動車輛的當前轉向狀態，例如右轉向不足、左轉向不足、右轉向過度、左轉向過度等。

根據本發明實施例的電動車輛的主動安全控制系統，在電動車輛發生側滑且處於側滑極限區間之前利用四個電機的驅動力矩對電動車輛進行橫擺控制，糾正電動車輛的姿態，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性；在電動車輛處於側滑極限區間時同時利用四個電機的驅動力矩和回饋制動力矩、四個液壓制動器的制動力矩對電動車輛進行橫擺控制，使得電動車輛更迅速地進入穩定狀態，提升電動車輛的安全性，並且在電機回饋制動能力有限時，可通過液壓制動器的制動力矩和電機的回饋制動力矩聯合控制，以快速進行液壓制動力矩補充，實現主動安全控制器的聯合控制功能，擴大系統的適用範圍，因此不僅解決了全輪驅動電動汽車的車身動態控制問題和液壓電子穩定控制系統存在的響應速度慢的問題，還可大大提升車輛的操穩性和安全性。此外，本發明實施例的電動車輛的主動安全控制系統設置了全輪輪邊電機加變速器加傳動軸的驅動架構，不僅有利於空間布置，還能顯著提高電動車輛的驅動、制動回饋能力。

並且，本發明的實施例還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。

根據本發明實施例的電動車輛，在發生側滑且處於側滑極限區間之前利用四個電機的驅動力矩進行橫擺控制，糾正電動車輛的姿態，提高電動車輛過彎速度，避免制動帶來的車速下降，提升操穩性；在處於側滑極限區間時同時利用四個電機的驅動力矩和回饋制動力矩、四個液壓制動器的制動力矩進行橫擺控制，更迅速地進入穩定狀態，提升了安全性，並且在電機回饋制動能力有限時，可通過液壓制動器的制動力矩和電機的回饋制動力矩聯合控制，以快速進行液壓制動力矩補充，實現主動安全控制器的聯合控制功能，適用範圍廣，安全性更高。

圖6為根據本發明實施例的電動車輛的主動安全控制方法的流程圖。其中，該電動車輛採用上述實施例描述的電動車輛的主動安全控制系統。如圖6所示，該電動車輛的主動安全控制方法包括以下步驟：

S1，檢測電動車輛的輪速以生成輪速信號，並通過方向盤轉角傳感器和偏航率傳感器模組檢測電動車輛的狀態信息。

其中，電動車輛的狀態信息括方向盤轉角信號、電動車輛的實際橫擺角速度和電動車輛的側向加速度、縱向加速度。方向盤轉角信號可通過方向盤轉角傳感器檢測得到，電動車輛的實際橫擺角速度和電動車輛的側向加速度、縱向加速度可通過偏航率傳感器模組檢測得到。

S2，主動安全控制器與電機控制器之間進行相互通信以獲取電池包的狀態信息以及四個電機的狀態信息，並接收輪速信號和電動車輛的狀態信息。

S3，主動安全控制器根據輪速信號、電動車輛的狀態信息、電池包的狀態信息以及四個電機的狀態信息對四個液壓制動器進行控制和通過電機控制器對四個電機進行控制，以在電動車輛發生側滑且處於側滑極限區間之前利用四個電機的驅動力矩對電動車輛進行橫擺控制，在電動車輛處於側滑極限區間時同時利用四個電機的驅動力矩和回饋制動力矩、四個液壓制動器的制動力矩對電動車輛進行橫擺控制。

根據本發明的一個實施例，在電動車輛行駛過程中，主動安全控制器根據方向盤轉角信號、縱向加速度和輪速信號實時計算電動車輛的目標橫擺角速度，並將目標橫擺角速度與電動車輛的實際橫擺角速度進行比較以獲得橫擺角速度差值△ψ′，同時主動安全控制器還根據輪速信號、方向盤轉角信號、縱向加速度、電動車輛的實際橫擺角速度和電動車輛的側向加速度計算電動車輛的後軸側偏角，以及主動安全控制器根據目標橫擺角速度和電動車輛的實際橫擺角速度通過利用電動車輛的整車轉動慣量以實時計算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△M，其中，當橫擺角速度差值△ψ′大於第一預設角速度且小於等於第二預設角速度或者後軸側偏角大於第一預設角度且小於等於第二預設角度時，主動安全控制器判斷電動車輛發生側滑且處於側滑極限區間之前，並控制主動安全控制系統進入驅動力橫擺控制模式，以利用所述四個電機的驅動力矩對所述電動車輛進行橫擺控制；當橫擺角速度差值△ψ′大於第二預設角速度或者後軸側偏角大於第二預設角度時，主動安全控制器判斷電動車輛進入了極限附著側滑工況即處於側滑極限區間，並控制主動安全控制系統同時進入驅動力橫擺控制模式和制動力橫擺控制模式，以同時利用所述四個電機的驅動力矩和回饋制動力矩、所述四個液壓制動器的制動力矩對所述電動車輛進行橫擺控制。

並且，當主動安全控制系統進入驅動力橫擺控制模式後，即當主動安全控制器利用四個電機的驅動力矩對電動車輛進行橫擺控制時，主動安全控制器通過利用整車動力學模型和輪胎模型，根據電動車輛在當前狀態下所述四個車輪的驅動力矩計算得到第一反向橫擺力矩，並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以校正所述電動車輛的姿態，其中，所述四個車輪的驅動力矩根據所述四個電機的驅動力 矩得到；當主動安全控制系統同時進入驅動力橫擺控制模式和制動力橫擺控制模式後，即當所述主動安全控制器同時利用所述四個電機的驅動力矩和回饋制動力矩、所述四個液壓制動器的制動力矩對所述電動車輛進行橫擺控制時，所述主動安全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下所述四個車輪的驅動力矩和制動力矩計算得到第二反向橫擺力矩以抵消所述橫擺力矩差值△M，以使所述電動車輛進入穩定狀態，其中，所述四個車輪的制動力矩根據所述四個電機的回饋制動力矩和所述四個液壓制動器的制動力矩得到，所述四個車輪的驅動力矩根據所述四個電機的驅動力矩得到。

根據本發明的一個實施例，當所述主動安全控制器同時利用所述四個電機的驅動力矩和回饋制動力矩、所述四個液壓制動器的制動力矩對所述電動車輛進行橫擺控制時，其中，如果所述主動安全控制器判斷橫擺控制需求制動力矩小於或等於所述回饋制動力矩，則完全利用所述回饋制動力矩得到所述四個車輪的制動力矩；如果所述主動安全控制器判斷橫擺控制需求制動力矩大於所述回饋制動力矩，則同時利用所述回饋制動力矩和所述四個液壓制動器的制動力矩得到所述四個車輪的制動力矩。

也就是說，主動安全控制系統同時進入驅動力橫擺控制模式和制動力橫擺控制模式後，當橫擺控制需求制動力矩Trequest小於等於電機能夠提供的回饋制動力矩Tbrake-motor時，完全利用電機的回饋制動力矩進行控制；當橫擺控制需求制動力矩Trequest大於電機能夠提供的回饋制動力矩Tbrake-motor時，首先利用電機的回饋制動力矩Tbrake-motor進行控制，同時計算出需求的液壓制動力矩Tbrake-hydraulic＝Trequest-Tbrake-motor，集成液壓調節單元的主動安全控制器8快速進行液壓的主動增壓介入橫擺力矩控制。因此，在本發明的實施例中，針對電機回饋制動能力不足的情況可以及時地利用液壓制動力進行補充控制，以解決全輪驅動電動車輛電機回饋方面存在的問題。

具體地，根據本發明的一個實施例，如圖2所示，當主動安全控制器8判斷電動車輛處於右轉向不足狀態且電動車輛發生前輪側滑時，其中，如果橫擺角速度差值△ψ′大於第一預設角速度且小於等於第二預設角速度，主動安全控制器8通過電機控制器1控制四個車輪中左後輪對應的電機增加驅動力矩，保證額外增加的驅動力矩產生的主動橫擺力矩M＝-△M，提升電動車輛的過彎速度，提升電動車輛的操穩特性；如果橫擺角速度差值△ψ′大於第二預設角速度，主動安全控制器8通過電機控制器1控制左後輪對應的電機增加驅動力矩，同時對四個車輪中右後輪進行制動控制，並同時進行Trequest和Tbrake-motor 的判斷，保證驅動和制動共同產生的主動橫擺力矩M＝-△M，使電動車輛儘快進入穩定狀態。

根據本發明的一個實施例，如圖3所示，當主動安全控制器8判斷電動車輛處於左轉向不足狀態且電動車輛發生前輪側滑時，其中，如果橫擺角速度差值△ψ′大於第一預設角速度且小於等於第二預設角速度，主動安全控制器8通過電機控制器1控制四個車輪中右後輪對應的電機增加驅動力矩，保證額外增加的驅動力矩產生的主動橫擺力矩M＝-△M，提升電動車輛的過彎速度，提升電動車輛的操穩特性；如果橫擺角速度差值△ψ′大於第二預設角速度，主動安全控制器8通過電機控制器1控制右後輪對應的電機增加驅動力矩，同時對四個車輪中左後輪進行制動控制，並同時進行Trequest和Tbrake-motor的判斷，保證驅動和制動共同產生的主動橫擺力矩M＝-△M，使電動車輛儘快進入穩定狀態。

具體地，根據本發明的另一個實施例，如圖4所示，當主動安全控制器8判斷電動車輛處於右轉過度轉向狀態且電動車輛發生後輪側滑時，其中，如果後軸側偏角大於第一預設角度且小於等於第二預設角度，主動安全控制器8通過電機控制器1控制四個車輪中右前輪對應的電機增加驅動力矩，保證驅動力矩產生的主動橫擺力矩M＝-△M，提升電動車輛的過彎速度，提升電動車輛的操穩特性；如果後軸側偏角大於第二預設角度，主動安全控制器8通過電機控制器1控制右前輪對應的電機增加驅動力矩，同時對四個車輪中左前輪進行制動控制，並同時進行Trequest和Tbrake-motor的判斷，保證驅動和制動共同產生的主動橫擺力矩M＝-△M，使電動車輛儘快進入穩定狀態。

根據本發明的另一個實施例，如圖5所示，當主動安全控制器8判斷電動車輛處於左轉過度轉向狀態且電動車輛發生後輪側滑時，其中，如果後軸側偏角大於第一預設角度且小於等於第二預設角度，主動安全控制器8通過電機控制器1控制四個車輪中左前輪對應的電機增加驅動力矩，保證驅動力矩產生的主動橫擺力矩M＝-△M，提升電動車輛的過彎速度，提升電動車輛的操穩特性；如果後軸側偏角大於第二預設角度，主動安全控制器8通過電機控制器1控制左前輪對應的電機增加驅動力矩，同時對四個車輪中右前輪進行制動控制，並同時進行Trequest和Tbrake-motor的判斷，保證驅動和制動共同產生的主動橫擺力矩M＝-△M，使電動車輛儘快進入穩定狀態。

其中，當電動車輛實際橫擺角速度與目標橫擺角速度的偏差大於設定的門限值，但後軸側偏角沒有達到設定的門限值，說明前輪轉向不足；當後軸側偏角達到設定的門限值，但電動車輛的實際橫擺角速度與目標橫擺角速度的偏差沒有達到設定的門限值，說明後輪轉向過度。而電動車輛的左右轉向可通過方向盤轉角信號的正負值進行判斷得到。由此，在本發明的實施例中，主動安全控制器可判斷電動車輛的當前轉向狀態，例如右轉向不 足、左轉向不足、右轉向過度、左轉向過度等。

根據本發明實施例的電動車輛的主動安全控制方法，在電動車輛發生側滑且處於側滑極限區間之前利用四個電機的驅動力矩對電動車輛進行橫擺控制，糾正電動車輛的姿態，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性；在電動車輛處於側滑極限區間時同時利用四個電機的驅動力矩和回饋制動力矩、四個液壓制動器的制動力矩對電動車輛進行橫擺控制，使得電動車輛更迅速地進入穩定狀態，提升電動車輛的安全性，並且在電機回饋制動能力有限時，可通過液壓制動器的制動力矩和電機的回饋制動力矩聯合控制，以快速進行液壓制動力矩補充，實現主動安全控制器的聯合控制功能，擴大系統的適用範圍，因此不僅解決了全輪驅動電動汽車的車身動態控制問題和液壓電子穩定控制系統存在的響應速度慢的問題，還可大大提升電動車輛的操穩性和安全性。

流程圖中或在此以其他方式描述的任何過程或方法描述可以被理解為，表示包括一個或更多個用於實現特定邏輯功能或過程的步驟的可執行指令的代碼的模塊、片段或部分，並且本發明的優選實施方式的範圍包括另外的實現，其中可以不按所示出或討論的順序，包括根據所涉及的功能按基本同時的方式或按相反的順序，來執行功能，這應被本發明的實施例所屬技術領域的技術人員所理解。

在流程圖中表示或在此以其他方式描述的邏輯和/或步驟，例如，可以被認為是用於實現邏輯功能的可執行指令的定序列表，可以具體實現在任何計算機可讀介質中，以供指令執行系統、裝置或設備(如基於計算機的系統、包括處理器的系統或其他可以從指令執行系統、裝置或設備取指令並執行指令的系統)使用，或結合這些指令執行系統、裝置或設備而使用。就本說明書而言，"計算機可讀介質"可以是任何可以包含、存儲、通信、傳播或傳輸程序以供指令執行系統、裝置或設備或結合這些指令執行系統、裝置或設備而使用的裝置。計算機可讀介質的更具體的示例(非窮盡性列表)包括以下：具有一個或多個布線的電連接部(電子裝置)，可攜式計算機盤盒(磁裝置)，隨機存取存儲器(RAM)，只讀存儲器(ROM)，可擦除可編輯只讀存儲器(EPROM或閃速存儲器)，光纖裝置，以及可攜式光碟只讀存儲器(CDROM)。另外，計算機可讀介質甚至可以是可在其上列印所述程序的紙或其他合適的介質，因為可以例如通過對紙或其他介質進行光學掃描，接著進行編輯、解譯或必要時以其他合適方式進行處理來以電子方式獲得所述程序，然後將其存儲在計算機存儲器中。

應當理解，本發明的各部分可以用硬體、軟體、固件或它們的組合來實現。在上述實施方式中，多個步驟或方法可以用存儲在存儲器中且由合適的指令執行系統執行 的軟體或固件來實現。例如，如果用硬體來實現，和在另一實施方式中一樣，可用本領域公知的下列技術中的任一項或他們的組合來實現：具有用於對數據信號實現邏輯功能的邏輯門電路的離散邏輯電路，具有合適的組合邏輯門電路的專用集成電路，可編程門陣列(PGA)，現場可編程門陣列(FPGA)等。

本技術領域的普通技術人員可以理解實現上述實施例方法攜帶的全部或部分步驟是可以通過程序來指令相關的硬體完成，所述的程序可以存儲於一種計算機可讀存儲介質中，該程序在執行時，包括方法實施例的步驟之一或其組合。

此外，在本發明各個實施例中的各功能單元可以集成在一個處理模塊中，也可以是各個單元單獨物理存在，也可以兩個或兩個以上單元集成在一個模塊中。上述集成的模塊既可以採用硬體的形式實現，也可以採用軟體功能模塊的形式實現。所述集成的模塊如果以軟體功能模塊的形式實現並作為獨立的產品銷售或使用時，也可以存儲在一個計算機可讀取存儲介質中。

上述提到的存儲介質可以是只讀存儲器，磁碟或光碟等。

在本說明書的描述中，參考術語「一個實施例」、「一些實施例」、「示例」、「具體示例」、或「一些示例」等的描述意指結合該實施例或示例描述的具體特徵、結構、材料或者特點包含於本發明的至少一個實施例或示例中。在本說明書中，對上述術語的示意性表述不一定指的是相同的實施例或示例。而且，描述的具體特徵、結構、材料或者特點可以在任何的一個或多個實施例或示例中以合適的方式結合。

儘管已經示出和描述了本發明的實施例，對於本領域的普通技術人員而言，可以理解在不脫離本發明的原理和精神的情況下可以對這些實施例進行多種變化、修改、替換和變型，本發明的範圍由所附權利要求及其等同限定。