车用主动转矩轮间、轴间分配方法组成比例

本发明专利技术涉及一种车用主动转矩轮间、轴间分配方法，利用传感器采集车辆横摆角速度和纵向与侧向加速度，将车辆横摆角速度和质心侧偏角作为车辆稳定性的判定标准；利用传感器测得车辆的车速、转向角和横摆角速度与参考模型的对应量的偏差值通过线性二次最优控制方法得到需要调控的横摆转矩，再采取同侧转矩左右轮间传递为主，对角轮间转矩传递为辅的传递方法对轮间、轴间转矩进行分配。本发明专利技术能够使车辆更快、更有效地达到稳定状态。在配备有中央主动分动器和前后轴主动差速器的车辆上，轴间转矩能够从100:0至50:50连续分配，前后轴轮间的转矩能够在100:0连续分配至0：100，转矩分配的范围能够大大的提高，对车辆能够更快更有效地进行调控。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种四轮驱动车辆的主动转矩控制系统，尤其是一种四轮驱动车辆的主动转矩在轮间、轴间进行分配的方法。
技术介绍
在现代的车辆中，稳定性控制系统作为一种标配产品在车辆中应用的越来越广泛。目前，大多数车辆运用的稳定性控制都是由博世公司研发的电子控制稳定系统(ESP)。这种稳定控制系统是通过与ABS制动系统的配合，在通过传感器检测到车辆的稳定性降低时，利用单独对车辆轮胎的制动，通过制动力来产生额外的横摆转矩，使得车辆在紧急状态下能够保持一个稳定的状态。但是，由于制动力的产生，车辆的纵向速度会减少，纵向动力学受到影响，驾驶舒适性降低，并且容易使驾驶员产生紧张情绪，从而导致误操作。在这种情况下，四轮驱动车辆的主动转矩控制系统具有其独有的优势，当车辆进入低附着路面进行转向运动时，主动转矩分配系统可以根据车辆的运动状态，对轮间转矩进行协调分配来产生额外的横摆力矩，以减小车辆的质心侧偏角，使车辆保持稳定性，并对车辆纵向运动状态的影响最小。通过这种方法，车辆操控的线性区域得到扩展，车辆的稳定性得到提高。因此，如何对轮间、轴间的转矩进行分配来使得车辆更快，更准确地达到稳定状态，提高车辆的操纵性和舒适性是其关键技术之一。目前，一些配备有主动控制的四轮驱动系统能够将转矩在车辆的前后轴之间进行传递。这种前置前驱分布的车辆，后轴从前轴取力，轴间差速器可以将前后轴之间的转矩从100:0连续分配至50:50，并且在后桥装有电子限滑差速器。这种车辆能够有效的修正过度转向特性，但是由于轴间差速器分配转矩的限制，不足转向的修正效果并不明显。还有一些配备有牵引力控制系统(TCS)车辆，通过主动制动、牵引力矩控制避免驱动轮过度滑转。类同于电子车身稳定系统(ESP)，由于制动力的产生，
车辆的纵向动力学受到影响；一些配备主动横摆力矩控制系统(AYC)的车辆,这种系统能够通过单轮独立控制调节车身稳定横摆力矩，在很大范围内对轮间转矩进行再分配，在车辆不足转向或者过度转向的时候，车辆都能够进行有效的调节。但是由于自身结构的限制，系统对车辆的调控也有一定的限制，转矩只能单独在轮间或者在轴间传递，转矩分配的范围受限，产生的校正横摆转矩的范围有限。在低附着路面或者高速转向的时候，系统的效果就会减弱。
技术实现思路
本专利技术提出了一种车用主动转矩轮间、轴间分配方法，在配备有中央主动分动器和前后轴主动差速器的车辆上，轴间转矩能够从100:0至50:50连续分配，前后轴轮间的转矩能够在100:0连续分配至0：100，转矩分配的范围能够大大的提高，对车辆能够更快更有效地进行调控。为实现上述目的，本专利技术的技术方案是：一种车用主动转矩轮间、轴间分配方法，首先利用传感器采集车辆横摆角速度和纵向与侧向加速度，将车辆横摆角速度和质心侧偏角作为车辆稳定性的判定标准；然后利用传感器测得车辆的车速、转向角和横摆角速度与参考模型的对应量的偏差值通过线性二次最优控制方法得到需要调控的横摆转矩，再采取同侧转矩左右轮间传递为主，对角轮间转矩传递为辅的传递方法对轮间、轴间转矩进行分配。所述利用传感器测得的车速、转向角和横摆角速度与参考模型的对应量的偏差值通过线性二次最优控制方法得到需要调控的横摆转矩的具体步骤为：1)采用车辆模型、Burkhardt轮胎模型作为参考模型，通过轮胎水平平面上所受的力，求得车辆的横摆角速度：(1)计算轮胎水平平面上所受的力轮胎水平平面上受到的力通过轮胎垂直方向收到的力FZ来间接的求得，FZ的计算公式如下：前左轮：前右轮：后左轮：后右轮：式中：hG为车辆的质心高度；ax、ay分别为车辆在x轴和y轴方向上的加速度；m为整车质量；Lf、Lr分别为质心到前轴和后轴的距离；d为轮距；g为重力加速度；Fzfl、Fzfr、Fzrl、Fzrr分别为左前轮、右前轮、左后轮和右后轮的垂直方向受力；再利用如下公式得出轮胎水平平面上纵向和侧向的受力： F L = S L · F z μ r e s S r e s - - - ( 5 ) ]]> F s = S s · F z μ r e s S r e s - - - ( 6 ) ]]>式中：FL为轮胎纵向受力；Fs为轮胎侧向受力；SL、Ss、Sres分别为纵向、侧向和合成滑移率，μres为合成附着系数；其中： S L = V R c o s α - V w V w V R c o s α ≤ V w 本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种车用主动转矩轮间、轴间分配方法，其特征在于：首先利用传感器采集车辆横摆角速度和纵向与侧向加速度，将车辆横摆角速度和质心侧偏角作为车辆稳定性的判定标准；然后利用传感器测得车辆的车速、转向角和横摆角速度与参考模型的对应量的偏差值通过线性二次最优控制方法得到需要调控的横摆转矩，再采取同侧转矩左右轮间传递为主，对角轮间转矩传递为辅的传递方法对轮间、轴间转矩进行分配。

【技术特征摘要】
1.一种车用主动转矩轮间、轴间分配方法，其特征在于：首先利用传感器采集车辆横摆角速度和纵向与侧向加速度，将车辆横摆角速度和质心侧偏角作为车辆稳定性的判定标准；然后利用传感器测得车辆的车速、转向角和横摆角速度与参考模型的对应量的偏差值通过线性二次最优控制方法得到需要调控的横摆转矩，再采取同侧转矩左右轮间传递为主，对角轮间转矩传递为辅的传递方法对轮间、轴间转矩进行分配。2.根据权利要求1所述的车用主动转矩轮间、轴间分配方法，其特征在于：所述利用传感器测得的车速、转向角和横摆角速度与参考模型的对应量的偏差值通过线性二次最优控制方法得到需要调控的横摆转矩的具体步骤为：1)采用车辆模型、Burkhardt轮胎模型作为参考模型，通过轮胎水平平面上所受的力，求得车辆的横摆角速度：(1)计算轮胎水平平面上所受的力轮胎水平平面上受到的力通过轮胎垂直方向收到的力FZ来间接的求得，FZ的计算公式如下：前左轮：前右轮：后左轮：后右轮：式中：hG为车辆的质心高度；ax、ay分别为车辆在x轴和y轴方向上的加速度；m为整车质量；Lf、Lr分别为质心到前轴和后轴的距离；d为轮距；g为重力加速度；Fzfl、Fzfr、Fzrl、Fzrr分别为左前轮、右前轮、左后轮和右后轮的垂直方向受力；再利用如下公式得出轮胎水平平面上纵向和侧向的受力： F L = S L · F z μ r e s S r e s - - - ( 5 ) ]]> F s = S s · F z μ r e s S r e s - - - ( 6 ) ]]>式中：FL为轮胎纵向受力；Fs为轮胎侧向受力；SL、Ss、Sres分别为纵向、侧向和合成滑移率，μres为合成附着系数；其中： S L = V R c o s α - V w V w V R c o s α ≤ V w V R c o s α - V w V R c o s α V R c o s α > V w - - - ( 7 ) ]]> S S = ( 1 + S L ) t a n α V R c o s α ≤ V w t a n α V R c o s α > V w - - - ( 8 ) ]]> S r e s = S L 2 + S S 2 - - - ( 9 ) ]]> μ r e s = C 1 ( 1 - e - C 2 · S r e s ) - C 3 · S r e s - - - ( 10 ) ]]>式中：Vw为车轮的水平合成速度；VR为车轮滚动速度；α为轮胎侧偏角；Fz为轮胎垂向受力；C1、C2、C3为路面附着条件的特征参数；(2)计算车辆的横摆角速度： m ( v · x - v y · ω ) = Σ i = 1 4 F x , i - - - ( 11 ) ]]> m ( v · y + v x · ω ) = Σ i = 1 4 F y , i - - - ( 12 ) ]]> I z · ω . = - L f ( F y , 1 + F y , 2 ) + L r ( F y , 3 + F y , 4 ) + d 2 ( ...

【专利技术属性】
技术研发人员：孙涛，龚戌伟，戴旭彬，王帅帅，吕梦男，
申请(专利权)人：上海理工大学，
类型：发明
国别省市：上海;31