一种四轮轮毂电动汽车牵引力控制方法技术

本发明专利技术公开了一种四轮轮毂电动汽车牵引力控制方法，通过模糊路面识别算法来获取车轮最佳滑移率，从而实现电动汽车牵引力的控制策略；具体讲，通过最佳滑移率计算期望的车轮转速，再对各车轮当前转速进行判断，确定是否需要减小牵引力；最后通过补偿转矩和基本转矩合成得到单轮转矩，再进行整车转矩分配，最终使四轮均获得合理的驱动转矩，从而避免了电动汽车非期望横摆运动的出现，且更好地保证车辆行驶稳定；本发明专利技术采用的牵引力控制策略的加速性能更好。

Traction control method of four wheel hub electric automobile

The invention discloses a control method of four wheel electric vehicle traction wheel, the optimal slip ratio obtained by fuzzy identification algorithm, so as to realize the control strategy of electric vehicle traction; specifically, the wheel speed to calculate the expected rate of the optimal slip, and then determine the current wheel speed, to determine whether the need to reduce traction; finally get the single wheel torque torque and torque compensation by basic synthesis, then the vehicle torque distribution, the four wheel drive torque are reasonable, so as to avoid the non expected yaw movement of the electric vehicle, and better ensure vehicle stability; better acceleration performance of traction control strategy is adopted in the invention the.

【技术实现步骤摘要】
一种四轮轮毂电动汽车牵引力控制方法
本专利技术属于电动汽车
，更为具体地讲，涉及一种四轮轮毂电动汽车牵引力控制方法。
技术介绍
四轮轮毂电动汽车采用四轮电机独立驱动，避免了内燃机汽车既复杂又繁重的离合器、变速器等驱动系统，实现了电机一体化。与传统内燃机汽车相比，四轮轮毂电动汽车在牵引力控制方面具有明星的优势：能快速测量各轮力矩、提高了能量的利用率、驾驶更加智能化等。电动汽车牵引力控制系统的控制策略是使各个驱动电机之间的功率和转矩得到合理的分配，让整车具有最佳的驱动特性。其主要目标是通过调节牵引力控制车轮在行驶过程中的滑移率，以此来获得最佳的驱动效果：将车轮的滑移率控制在实际工况最大附着系数对应的滑移率附近，防止车轮滑移，再根据设定的牵引力分配策略为各个轮胎分配最佳力矩，从而使电动汽车处于最佳行驶状态。目前，汽车牵引力控制系统的控制方式主要包括逻辑门限制控制、PID控制、最优控制以及滑膜变结构模糊智能控制等，其中PID控制因其结构简单且使用时不需要精确的系统模型被广泛使用。车辆动力学参数对牵引力控制系统有至关重要的作用，主要包括路面附着条件和行驶速度。基于u-s曲线路面识别方法具有高精度、高性价比以及实现容易，属于电动汽车路面识别的研究重点。传统牵引力控制策略路面附着系数估算根据u-s曲线特征获取最佳滑移率，经典算法包括基于u-s曲线斜率路面识别算法、基于附着系数变化范围路面识别方法、基于平均附着系数的路面识别方法等。本文在路面识别中引入模糊技术，使车辆在不同工况下识别精度更高、识别速度更快。同时设计一种基于PID闭环控制的牵引力控制系统，使电动汽车在不同工况下具有较好的加速度性能，并保障车辆的稳定性。
技术实现思路
本专利技术的目的在于克服现有技术的不足，提供一种四轮轮毂电动汽车牵引力控制方法，采用模糊路面识别算法来获取车轮最佳滑移率，完成牵引力控制，保证电动汽车稳定行驶。为实现上述专利技术目的，本专利技术一种四轮轮毂电动汽车牵引力控制方法，其特征在于，包括以下步骤：(1)、计算车轮的实时滑移率sij和利用附着系数uij；(1.1)、计算实时滑移率sij其中，ωij表示各车轮转速，v表示车速，r表示车轮半径，ij∈{fl,fr,rl,rr}，分别表示左前轮、右前轮、左后轮、右后轮；(1.2)、计算利用附着系数uij其中，Fxij、Fzij分别表示各车轮的纵向力和垂向力；(2)、利用模糊路面识别算法计算电动汽车的最佳滑移率sopt_ij和峰值附着系数μmax_ij；其中，umax1-umax6和sopt1-sopt6分别是6种标准路面对应u-s曲线的峰值附着系数和最佳滑移率，x1～x6表示当前路面与6种标准路面的相似度权重系数；(3)、计算车轮的期望转速ωref_ij；(4)、添加基本转矩Tθ_ij实现基本车速控制；(4.1)、利用PID控制器计算整车力矩T；其中，kp、ki和kd分别是PID控制器的比例参数、积分参数和微分参数，vref是车辆期望车速；(4.2)、分配整车力矩T得到单个车轮的基本转矩Tθ_ij；(5)、添加补偿转矩ΔTθ_ij实现车轮转速控制；对比各车轮的期望转速ωref_ij和实际轮速ωij，判断车轮是否处于滑移状态：如果ωij＞ωref_ij时，车轮处于滑移状态，则需在基本转矩Tθ_ij的基础上添加额外的补偿转矩ΔTθ_ij；此时，添加的补偿转矩ΔTθ_ij为：当ωij≤ωref_ij时，车轮处于非滑移状态，则此时添加的补偿转矩ΔTθ_ij为零；(6)、转矩合成；Tt_ij＝Tθ_ij+ΔTθ_ij(8)(7)、整车力矩分配；(7.1)、分配整车力矩，使车辆同轴两侧车轮驱动转矩相等，即：其中，Tw_fr、Tw_fl分别表示右前轮、左前轮驱动转矩；Tw_rr、Tw_rl分别表示右后轮和左后轮驱动转矩；(7.2)、计算各车轮的轮毂电机的转矩；其中，Tmax为轮毂电机最大承受转矩；(7.3)、将左前轮转矩Tw_fl、右前轮转矩Tw_fr、左后轮转矩Tw_rl以及右后轮转矩Tw_rr作为转矩指令值，输入到对应的轮毂电机，完成四轮轮毂电动汽车牵引力控制。本专利技术的专利技术目的是这样实现的：本专利技术一种四轮轮毂电动汽车牵引力控制方法，通过模糊路面识别算法来获取车轮最佳滑移率，从而实现电动汽车牵引力的控制策略；具体讲，通过最佳滑移率计算期望的车轮转速，再对各车轮当前转速进行判断，确定是否需要减小牵引力；最后通过补偿转矩和基本转矩合成得到单轮转矩，再进行整车转矩分配，最终使四轮均获得合理的驱动转矩，从而避免了电动汽车非期望横摆运动的出现，且更好地保证车辆行驶稳定；本专利技术采用的牵引力控制策略的加速性能更好。附图说明图1是本专利技术一种四轮轮毂电动汽车牵引力控制原理图；图2是本专利技术模糊逻辑控制原理图；图3是本专利技术的滑移率隶属度函数图；图4是本专利技术附着系数隶属度函数图；图5是本专利技术相似度隶属度函数图；图6是本专利技术基本车速控制原理图；图7是两种控制方法下的车速曲线对比图；图8是两种控制方法下的车辆加速对比图；图9是两种控制方法下四个车轮的滑移率对比图；图10是两种控制方法下车辆行驶轨迹对比图。具体实施方式下面结合附图对本专利技术的具体实施方式进行描述，以便本领域的技术人员更好地理解本专利技术。需要特别提醒注意的是，在以下的描述中，当已知功能和设计的详细描述也许会淡化本专利技术的主要内容时，这些描述在这里将被忽略。实施例图1是本专利技术一种四轮轮毂电动汽车牵引力控制原理图。在本实施例中，选用的电动汽车的参数为：整车重量2150kg，车轮半径0.326m，单个轮毂电机最大转矩320Nm，车轮转动惯量0.6kg·m2，质心到前轴的距离1.35m，质心到后轴的距离1.35m，最小离地间隙0.123m，前轮轮距1.55m，后轮轮距1.55m等。下面结合图1，对本专利技术一种四轮轮毂电动汽车牵引力控制方法进行详细说明，具体包括以下步骤：S1、计算车轮的实时滑移率sij和利用附着系数uijS1.1计算实时滑移率sij车辆利用传感器获取车速、车轮转速等运动参数，再结合车轮半径计算得到车辆各车轮的实时滑移率：其中，ωij表示各车轮转速，v表示车速，r表示车轮半径；且ij∈{fl,fr,rl,rr}，分别表示左前轮、右前轮、左后轮、右后轮；S1.2、计算利用附着系数uij依据车轮的纵向力和垂向力计算各车轮的利用附着系数：其中，μij、Fxij、Fzij分别表示各车轮的利用附着系数、纵向力和垂向力；其中，车轮纵向力由车轮驱动转矩Tij、转动惯量I、角加速度以及车轮半径r计算得：车轮垂向力由整车重量mg、纵向加速度ax、车轮前后轴之间的距离L、前后轮到质心的距离Lf和Lr以及车辆质心与地面间的垂直高度h计算得：S2、利用模糊逻辑控制器计算电动汽车的最佳滑移率sopt_ij和峰值附着系数μmax_ij；模糊逻辑控制器对路面进行模糊识别一般采用的控制流程为：模糊化、模糊逻辑推理和清晰化，如图2所示，将实时滑移率sij和利用附着系数μij分别输入模糊化模块求得权重系数，并计算车辆的最佳滑移率和峰值附着系数；下面对流程过程进行详细描述：S2.1、输入模糊化实时滑移率sij和利用附着系数μij分别输入模糊化模块，实时滑移率sij和利用附着系数μij的隶属度函数通过大量实本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种四轮轮毂电动汽车牵引力控制方法，其特征在于，包括以下步骤：(1)、计算车轮的实时滑移率sij和利用附着系数uij；(1.1)、计算实时滑移率sij

【技术特征摘要】
1.一种四轮轮毂电动汽车牵引力控制方法，其特征在于，包括以下步骤：(1)、计算车轮的实时滑移率sij和利用附着系数uij；(1.1)、计算实时滑移率sij其中，ωij表示各车轮转速，v表示车速，r表示车轮半径，ij∈{fl,fr,rl,rr}，分别表示左前轮、右前轮、左后轮、右轮；(1.2)、计算利用附着系数uij其中，Fxij、Fzij分别表示各车轮的纵向力和垂向力；(2)、利用模糊路面识别算法计算电动汽车的最佳滑移率sopt_ij和峰值附着系数μmax_ij；其中，umax1-umax6和sopt1-sopt6分别是6种标准路面对应u-s曲线的峰值附着系数和最佳滑移率，x1～x6表示当前路面与6种标准路面的相似度权重系数；(3)、计算车轮的期望转速ωref_ij；(4)、添加基本转矩Tθ_ij实现基本车速控制；(4.1)、利用PID控制器计算整车力矩T；其中，kp、ki和kd分别是PID控制器的比例参数、积分参数和微分参数，vref是车辆期望车速；(4.2)、分配整车力矩T得到单个车轮的基本转矩Tθ_ij；(5)、添加补偿转矩ΔTθ_ij实现车轮转速控制；对比各车轮的期望转速ωref_ij和实际轮速ωij，判断车轮是否处于滑移状态：如果ωij＞ωref_ij时，车轮处于滑移状态，则需在基本转矩Tθ_ij的基础上添加额外的补偿转矩ΔTθ_ij；此时，添加的补...

【专利技术属性】
技术研发人员：辛晓帅，汪晓琴，何建，邹见效，
申请(专利权)人：电子科技大学，
类型：发明
国别省市：四川,51