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一种全轮毂电机驱动车辆的驱动力控制方法技术

技术编号:17792494 阅读:37 留言:0更新日期:2018-04-25 16:05
一种全轮毂电机驱动车辆的驱动力控制方法,属于车辆驱动力控制领域,步骤如下:数据采集处理模块采集驾驶员的操纵信息和车辆的运行参数并进行预处理,得到驾驶员操纵信息和汽车状态参数信息并传递给驱动模式判定模块、驱动轮滑转观测模块及驱动轮转矩协调分配模块;判定驾驶员的转向意图和解析驾驶员驱动踏板获得的目标转矩;根据车辆的运行信息判定车辆行驶工况,根据各工况下驱动控制的目的是安全性还是动力性确定驱动力控制目标,并合理地利用限制目标转矩、调节前后轴驱动力分配、驱动防滑控制等驱动力控制方法。本发明专利技术旨在克服现有轮毂电机无法达到很好的协调控制导致实用性降低的问题,提高现有基于轮毂电机驱动车辆的适用性。

A driving force control method for all wheel motor driven vehicle

A driving force control method of a full hub motor driven vehicle belongs to the field of vehicle driving force control. The steps are as follows: the data acquisition and processing module collects the driver's manipulation information and the running parameters of the vehicle and preprocesses, and obtains the driver's manipulation information and the vehicle state parameter information and passes to the driving mode decision model. Block, driving wheel slip observation module and driving wheel torque coordination allocation module, determine driver's steering intention and analyze the target torque obtained by driver's driving pedal, determine the driving condition according to the vehicle running information, and drive control according to the driving control under various operating conditions. The driving force control method is reasonably utilized, such as limiting target torque, adjusting the driving force distribution of front and rear axle, and driving anti skid control. The present invention aims to overcome the problem that the existing hub motor can not achieve good coordination control and reduce the practicality, and improves the applicability of the existing hub motor driven vehicles.

【技术实现步骤摘要】
一种全轮毂电机驱动车辆的驱动力控制方法
本专利技术属于车辆驱动力控制领域,尤其是涉及新能源电力驱动车中的基于轮毂电机驱动四轮独立驱动车辆的驱动力控制方法。
技术介绍
随着人们对节能环保的日益重视,电动车辆逐渐得到市场的青睐。研发出更加节能、环保、安全的新型电动车辆,提高新能源车的优势,促进其更好的发展,是车辆产业实现可持续发展的重要方向之一。电动机相对于内燃机具有响应迅速、控制精度高等特点,而基于轮毂电机的四轮独立驱动电动车辆(特指小型乘用车辆)由于可以迅速精确地对四个驱动轮进行协同控制,在整车动力学控制上具有很大的优势,同时也为更智能化的底盘控制提供了条件。四驱车辆相对于两驱车辆可以更好地利用地面附着,通过智能地调节各驱动轮的驱动力,在完成相同的目的下可以减少能源损耗。在现有的电气传动效率的情况下,合理的控制驱动轮驱动力是基于轮毂电机四轮独立驱动电动车辆的关键技术之一。轮毂电机四轮驱动车辆一般结构如图1所示,图中实线为强电系统、虚线为弱电系统。1为中央控制器,2为车身姿态传感器,3为轮毂电机控制器,4为轮毂电机,5为车轮,6为车轮转速传感器,7为动力电池。车轮转速传感器6将各轮转速采集传送至轮毂电机控制器3和中央控制器1,动力电池7向轮毂电机控制器3提供稳定的高压直流电。中央控制器1根据车身姿态传感器2、车轮转速传感器6和驾驶员的操纵信号向轮毂电机控制器3发送控制命令,轮毂电机控制器3控制轮毂电机4输出转矩驱动车辆前行。在这一过程中,各轮毂电机4输出转矩只受对应的轮毂电机控制器3控制,所以需要根据行驶工况和驾驶员的目的制定合理的策略来协调控制四个驱动轮的输出转矩,而为了增加轮毂电机4的实用性很有必要提出一种全工况下的四轮驱动力协调控制策略。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题是:为了克服现有轮毂电机无法达到很好的协调控制导致实用性降低的问题,提出一种全轮毂电机驱动车辆的驱动力控制方法,有效地解决各种正常工况下驱动力的补偿控制和协调分配,改善车辆在各车速下滑转时的行驶稳定性,通过驱动力控制提高在转向时车辆运行稳定性和安全性,同时尽量通过驱动力主动控制减少车辆运行能耗。本专利技术所提出的方法可以通过以下技术方案实现:一种全轮毂电机驱动车辆的驱动力控制方法,其特征在于,包括如下步骤:i)数据采集处理模块采集驾驶员的操纵信息和车辆的运行参数,并对采集到的原始数据进行预处理,得到驾驶员操纵意图信息和车辆状态参数信息并传递给驱动模式判定模块、驱动轮滑转观测模块及驱动轮转矩协调分配模块;其中驾驶员的操纵信息包括油门踏板角度θd、方向盘转角δSW及方向盘同向转动持续时间tsw;其中车辆的运行参数包括四个驱动轮的轮速Vωij(ij=fr、fl、rr、rl)、纵向车速Vxg、侧向车速Vyg、车辆质心加速度a及横摆角速度ωrg;同时规定以下参数及数据值:方向盘转角阈值δTSW、方向盘同向转动持续时间阈值tTsw、整车纵向估算车速Vxesti、车身估算坡度iesti、整车纵向速度阈值下限VTx1、整车纵向速度阈值上限VTx2,且VTx1<VTx2、行驶坡度阈值ithr及车辆质心侧偏角β;ii)驱动模式判定模块接收驾驶员操纵意图信息和车辆状态参数信息并判定当前状态下车辆的目标驱动模式,并将判定结果发送给轴间驱动力分配模块,轴间驱动力分配模块接收驱动模式判定模块向其发送的信息并对车辆前后轴之间的动力进行分配同时将分配结果发送给驱动轮转矩协调分配模块;其中车辆的目标驱动模式为转向模式、直线低速行驶模式、直线中速行驶模式、直线高速行驶模式及下坡模式,车辆的目标驱动模式的具体判定步骤如下:101)判定车辆的目标驱动模式是否为转向模式,具体判定过程如下:方向盘转角δSW的绝对值大于方向盘转角阈值δTSW,则判定车辆的目标驱动模式为转向模式;方向盘转角δSW的绝对值小于等于方向盘转角阈值δTsW,同时方向盘同向转动持续时间tsw大于方向盘同向转动持续时间阈值tTsw,则判定车辆的目标驱动模式为转向模式;102)经过步骤101)判断后,再判断车辆的目标驱动模式是否为下坡模式:车身估算坡度iesti的绝对值大于行驶坡度阈值ithr,则判定车辆的目标驱动模式为下坡模式;车身估算坡度iesti的绝对值小于等于行驶坡度阈值ithr,驱动转矩动态调整比分配前后轴目标转矩,其中驱动转矩动态调整比Td为总驱动转矩,Tdr为分配给后轴驱动转矩,并监控驱动轮的滑转情况进行下一步判定;103)根据车辆的速度情况将车辆驱动过程分为低速、中速和高速过程:整车纵向估算车速Vxesti小于等于整车纵向速度阈值下限VTx1,则判定车辆的目标驱动模式为直线低速行驶模式;整车纵向估算车速Vxesti大于整车纵向速度阈值下限VTx1且小于等于整车纵向速度阈值上限VTx2,则判定车辆的目标驱动模式为直线中速行驶模式;整车纵向估算车速Vxesti大于整车纵向速度阈值上限VTx2,判定车辆的目标驱动模式为直线高速行驶模式;ⅲ)根据步骤ⅰ)得到的车辆状态参数信息,驱动轮滑转观测模块根据转向传动比由方向盘转角δSW计算调整模式下的驱动轮转角数值,并通过比较整车纵向估算车速Vxesti和各驱动轮转速判断各个驱动车轮的滑转情况,并将判断结果发送给驱动轮转矩协调分配模块;ⅳ)驱动轮转矩协调分配模块根据步骤i)、步骤ⅱ)和步骤ⅲ)的结果,获得单个驱动轮实际需要输出的目标转矩,并将目标转矩输送给轮毂电机驱动系统,轮毂电机驱动系统分别与驱动轮及车身系统连接,使得驱动车辆按照驾驶员的意图安全行驶。进一步,所述步骤i)中的数据采集处理模块采集驾驶员的操纵信息和车辆的运行参数,并对采集到的原始数据进行预处理,将处理后的信息传递给驱动模式判定模块、驱动轮滑转观测模块及驱动轮转矩协调分配模块;其中数据采集处理模块包括采集模块和处理模块两部分:所述采集模块采集驾驶员的操纵信息包括油门踏板角度θd、方向盘转角δSW及方向盘同向转动持续时间tsw,采集车辆的运行参数包括陀螺仪采集的纵向车速Vxg、侧向车速Vyg、车辆质心加速度a和横摆角速度ωrg,安装在轮毂电机中的轮速传感器采集的各驱动轮轮速Vωij(ij=fr、fl、rr、rl);所述处理模块对采集到的驾驶员的操纵信息和车辆的运行参数进行国际单位换算,并给出整车纵向估算车速Vxesti和质心侧偏角β;整车纵向估算车速Vxesti的获取过程如下:201)根据驱动轮轮速计算出各驱动轮的线速度Vfl、Vft、Vrl、Vrr,计算公式如下:Vfl=ωfl·RVfr=ωfr·RVrl=ωrl·RVrr=ωrr·R其中,ωfl、ωfr、ωrl、ωrr为各驱动轮的转速,R为驱动轮半径;202)选出驱动轮线速度最小值Vmin=min(Vfl、Vfr、Vrl、Vrr),并得到最小轮速的加速度值203)为车辆的纵向加速度,由加速度传感器测得,204)小于等于则Vmin为整车此时的纵向速度Vxesti(n),Vxesti(n)为第n次采样时估算的车速;大于等于则需要获取一个中间值Vxesti(n|n-1)用于估算整车纵向车速,公式如下:其中,Vxesti(n-1)为前一时刻估算的整车纵向车速,t为系统循环周期;205)经过步骤204)计算后,判定Vxesti(n|n-1)和本文档来自技高网
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一种全轮毂电机驱动车辆的驱动力控制方法

【技术保护点】
一种全轮毂电机驱动车辆的驱动力控制方法,其特征在于,包括如下步骤:i)数据采集处理模块采集驾驶员的操纵信息和车辆的运行参数,并对采集到的原始数据进行预处理,得到驾驶员操纵意图信息和车辆状态参数信息并传递给驱动模式判定模块、驱动轮滑转观测模块及驱动轮转矩协调分配模块;其中驾驶员的操纵信息包括油门踏板角度θd、方向盘转角δSW及方向盘同向转动持续时间tsw;其中车辆的运行参数包括四个驱动轮的轮速Vωij(ij=fr、fl、rr、rl)、纵向车速Vxg、侧向车速Vyg、车辆质心加速度a及横摆角速度ωrg;同时规定以下参数及数据值:方向盘转角阈值δTSW、方向盘同向转动持续时间阈值tTst、整车纵向估算车速Vxesti、车身估算坡度iesti、整车纵向速度阈值下限VTx1、整车纵向速度阈值上限VTx2,且VTx1<VTx2、行驶坡度阈值ithr及车辆质心侧偏角β;ii)驱动模式判定模块接收驾驶员操纵意图信息和车辆状态参数信息并判定当前状态下车辆的目标驱动模式,并将判定结果发送给轴间驱动力分配模块,轴间驱动力分配模块接收驱动模式判定模块向其发送的信息并对车辆前后轴之间的动力进行分配同时将分配结果发送给驱动轮转矩协调分配模块;其中车辆的目标驱动模式为转向模式、直线低速行驶模式、直线中速行驶模式、直线高速行驶模式及下坡模式,车辆的目标驱动模式的具体判定步骤如下:101)判定车辆的目标驱动模式是否为转向模式,具体判定过程如下:方向盘转角δSW的绝对值大于方向盘转角阈值δTSW,则判定车辆的目标驱动模式为转向模式;方向盘转角δSW的绝对值小于等于方向盘转角阈值δTSW,同时方向盘同向转动持续时间tsw大于方向盘同向转动持续时间阈值tTsw,则判定车辆的目标驱动模式为转向模式;102)经过步骤101)判断后,再判断车辆的目标驱动模式是否为下坡模式:车身估算坡度iesti的绝对值大于行驶坡度阈值ithr,则判定车辆的目标驱动模式为下坡模式;车身估算坡度iesti的绝对值小于等于行驶坡度阈值ithr,驱动转矩动态调整比...

【技术特征摘要】
1.一种全轮毂电机驱动车辆的驱动力控制方法,其特征在于,包括如下步骤:i)数据采集处理模块采集驾驶员的操纵信息和车辆的运行参数,并对采集到的原始数据进行预处理,得到驾驶员操纵意图信息和车辆状态参数信息并传递给驱动模式判定模块、驱动轮滑转观测模块及驱动轮转矩协调分配模块;其中驾驶员的操纵信息包括油门踏板角度θd、方向盘转角δSW及方向盘同向转动持续时间tsw;其中车辆的运行参数包括四个驱动轮的轮速Vωij(ij=fr、fl、rr、rl)、纵向车速Vxg、侧向车速Vyg、车辆质心加速度a及横摆角速度ωrg;同时规定以下参数及数据值:方向盘转角阈值δTSW、方向盘同向转动持续时间阈值tTst、整车纵向估算车速Vxesti、车身估算坡度iesti、整车纵向速度阈值下限VTx1、整车纵向速度阈值上限VTx2,且VTx1<VTx2、行驶坡度阈值ithr及车辆质心侧偏角β;ii)驱动模式判定模块接收驾驶员操纵意图信息和车辆状态参数信息并判定当前状态下车辆的目标驱动模式,并将判定结果发送给轴间驱动力分配模块,轴间驱动力分配模块接收驱动模式判定模块向其发送的信息并对车辆前后轴之间的动力进行分配同时将分配结果发送给驱动轮转矩协调分配模块;其中车辆的目标驱动模式为转向模式、直线低速行驶模式、直线中速行驶模式、直线高速行驶模式及下坡模式,车辆的目标驱动模式的具体判定步骤如下:101)判定车辆的目标驱动模式是否为转向模式,具体判定过程如下:方向盘转角δSW的绝对值大于方向盘转角阈值δTSW,则判定车辆的目标驱动模式为转向模式;方向盘转角δSW的绝对值小于等于方向盘转角阈值δTSW,同时方向盘同向转动持续时间tsw大于方向盘同向转动持续时间阈值tTsw,则判定车辆的目标驱动模式为转向模式;102)经过步骤101)判断后,再判断车辆的目标驱动模式是否为下坡模式:车身估算坡度iesti的绝对值大于行驶坡度阈值ithr,则判定车辆的目标驱动模式为下坡模式;车身估算坡度iesti的绝对值小于等于行驶坡度阈值ithr,驱动转矩动态调整比分配前后轴目标转矩,其中驱动转矩动态调整比Td为总驱动转矩,Tdr为分配给后轴驱动转矩,并监控驱动轮的滑转情况进行下一步判定;103)根据车辆的速度情况将车辆驱动过程分为低速、中速和高速过程:整车纵向估算车速Vxesti小于等于整车纵向速度阈值下限VTx1,则判定车辆的目标驱动模式为直线低速行驶模式;整车纵向估算车速Vxesti大于整车纵向速度阈值下限VTx1且小于等于整车纵向速度阈值上限VTx2,则判定车辆的目标驱动模式为直线中速行驶模式;整车纵向估算车速Vxesti大于整车纵向速度阈值上限VTx2,判定车辆的目标驱动模式为直线高速行驶模式;ⅲ)根据步骤ⅰ)得到的车辆状态参数信息,驱动轮滑转观测模块根据转向传动比由方向盘转角δSW计算调整模式下的驱动轮转角数值,并通过比较整车纵向估算车速Vxesti和各驱动轮转速判断各个驱动车轮的滑转情况,并将判断结果发送给驱动轮转矩协调分配模块;ⅳ)驱动轮转矩协调分配模块根据步骤i)、步骤ⅱ)和步骤ⅲ)的结果,获得单个驱动轮实际需要输出的目标转矩,并将目标转矩输送给轮毂电机驱动系统,轮毂电机驱动系统分别与驱动轮及车身系统连接,使得驱动车辆按照驾驶员的意图安全行驶。2.根据权利要求1所述的一种全轮毂电机驱动车辆的驱动力控制方法,其特征在于:所述步骤i)中的数据采集处理模块采集驾驶员的操纵信息和车辆的运行参数,并对采集到的原始数据进行预处理,将处理后的信息传递给驱动模式判定模块、驱动轮滑转观测模块及驱动轮转矩协调分配模块;其中数据采集处理模块包括采集模块和处理模块两部分:所述采集模块采集驾驶员的操纵信息包括油门踏板角度θd、方向盘转角δSW及方向盘同向转动持续时间tsw,采集车辆的运行参数包括陀螺仪采集的纵向车速Vxg、侧向车速Vyg、车辆质心加速度a和横摆角速度ωrg,安装在轮毂电机中的轮速传感器采集的各驱动轮轮速Vωij(ij=fr、fl、rr、rl);所述处理模块对采集到的驾驶员的操纵信息和车辆的运行参数进行国际单位换算,并给出整车纵向估算车速Vxesti和质心侧偏角β;整车纵向估算车速Vxesti的获取过程如下:201)根据驱动轮轮速计算出各驱动轮的线速度Vfl、Vfr、Vrl、Vrr,计算公式如下:Vfl=ωfl,RVfr=ωfr,RVrl=ωrl,RVrr=ωrr,R其中,ωfl、ωfr、ωrl、ωrr为各驱动轮的转速,R为驱动轮半径;202)选出驱动轮线速度最小值Vmin=min(Vfl、Vfr、Vrl、Vrr),并得到最小轮速的加速度值203)为车辆的纵向加速度,由加速度传感器测得,204)小于等于则Vmin为整车此时的纵向速度Vxesti(n),Vxesti(n)为第n次采样时估算的车速;大于等于则需要获取一个中间值Vxesti(n|n-1)用于估算整车纵向车速,公式如下:其中,Vxesti(n-1)为前一时刻估算的整车纵向车速,t为系统循环周期;205)经过步骤204)计算后,判定Vxesti(n|n-1)和各驱动轮线速度Vij(ij=fr、fl、rr、rl)中的最小值为估算的整车纵向车速Vxesti(n)=min(Vxesti(n|n-1),Vfl,Vfr,Vrl,Vrr)。3.根据权利要求2所述的一种全轮毂电机驱动车辆的驱动力控制方法,其特征在于:所述步骤ii)中,驱动模式判定模块接收驾驶员操纵意图信息和车辆状态参数信息并判定当前状态下车辆的目标驱动...

【专利技术属性】
技术研发人员:金立生朱菲婷王发继夏海鹏冯成浩朱佳超高铭陈梅郭柏苍闫福刚司法
申请(专利权)人:吉林大学
类型:发明
国别省市:吉林,22

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