一种电动汽车轮胎附着稳定状态实时检测系统和方法技术方案

本发明专利技术涉及一种电动汽车轮胎附着稳定状态实时检测系统和方法，系统包括依次连接的数据测量模块、数据处理模块和数据分析模块。方法包括：测量车辆电机的输出转矩

A Real-time Detection System and System for Tire Adhesion Stability of Electric Vehicle

The invention relates to a real-time detection system and system for tire adhesion stability state of electric vehicle, which comprises sequentially connected data measurement module, data processing module and data analysis module. The method includes: measuring the output torque of vehicle motor

【技术实现步骤摘要】
一种电动汽车轮胎附着稳定状态实时检测系统和方法
本专利技术涉及车辆稳定性状态检测
，具体涉及一种电动汽车轮胎附着稳定状态实时检测系统和方法。
技术介绍
随着能源与环境问题的日益突出，电动汽车得到了大力发展，但电动汽车防滑控制技术仍待解决。而防滑控制的关键问题是识别在不同路面下汽车轮胎与地面的附着稳定状态。当车辆牵引或制动过程中，驱动电机输出转矩超过路面的附着转矩时，牵引时会出现轮速飞转(制动时车轮出现抱死)，车辆出现不稳定打滑。当车辆处于非稳定的打滑状态时，会严重影响到汽车驾驶的安全性和可控性。因此，需实时识别出车辆的附着稳定状态，一旦出现打滑即对电机驱动转矩进行防滑控制。目前车辆轮胎-路面附着状态检测主要是基于比较当前实际滑移率与最优滑移率，当实际滑移率小于最优滑移率时，判别车辆处于稳定附着状态，当实际滑移率大于最优滑移率时，判别车辆处于非稳定打滑状态。但实际滑移率和最优滑移率都很难获取，实用性差。
技术实现思路
本专利技术的目的在于针对已有技术的不足，提出一种电动汽车轮胎附着稳定状态实时检测系统和方法，是一种利用力传递因子与功率一阶导变化值特征判定车辆轮胎地面附着稳定性的方法，通过驱动电机转矩和车轮转速观测出附着转矩，当电机驱动转矩变化时，利用附着转矩变化值与驱动转矩变化值的正负判别出附着稳定性，当电机驱动转矩不变时，利用功率一阶导变化值判别附着稳定性，使得车辆附着稳定性能够被实时和准确的检测，保障系统运行的稳定性和安全性。该判别方法只需检测电机的输出转矩与轮速，使用的传感器少，成本低，可靠性高。为达到上述目的，本专利技术采用下述技术方案：一种电动汽车轮胎附着稳定状态实时检测系统，包括依次连接的数据测量模块、数据处理模块和数据分析模块；所述数据测量模块，用于测量车辆电机的输出转矩T和车轮转速ω；所述数据处理模块，用于估算附着转矩Td、计算输出转矩变化值ΔT、附着转矩变化值ΔTd和电机输出功率导数的变化值所述数据分析模块，用于根据所述输出转矩变化值ΔT、附着转矩变化值ΔTd和电机输出功率导数的变化值判别汽车轮胎的附着稳定状态，并根据所判定的汽车轮胎附着稳定状态实时决定是否实施防滑控制。所述数据测量模块包括转矩测量单元和转速测量单元；所述转矩测量单元用于测量车辆电机的输出转矩T；所述转速测量单元用于测量车轮转速ω；所述数据测量模块将测量采集的数据传送到数据处理模块。所述数据处理模块包括附着转矩估算单元、转矩变化值计算单元和功率变化值计算单元；所述附着转矩估算单元用于估算附着转矩Td；所述转矩变化值计算单元用于计算输出转矩变化值ΔT和附着转矩变化值ΔTd；所述功率变化值计算单元用于计算电机输出功率导数的变化值所述数据分析模块包括附着状态判别单元和附着控制判别单元；所述附着状态判别单元用于根据所述输出转矩变化值ΔT、附着转矩变化值ΔTd和电机输出功率导数的变化值判别汽车轮胎的附着稳定状态；所述附着控制判别单元用于根据所判定的汽车轮胎附着稳定状态实时决定是否实施防滑控制。一种电动汽车轮胎附着稳定状态实时检测方法，具体步骤如下：步骤S1：测量车辆电机的输出转矩T和车轮转速ω；步骤S2：估算附着转矩Td；步骤S3：计算输出转矩变化值ΔT和附着转矩变化值ΔTd；步骤S4：计算ΔTd/ΔT；步骤S5：计算电机输出功率导数的变化值步骤S6：根据所述输出转矩变化值ΔT、附着转矩变化值ΔTd和电机输出功率导数的变化值判别汽车轮胎的附着稳定状态；步骤S7：根据所判定的汽车轮胎附着稳定状态实时决定是否实施防滑控制。所述车辆电机的输出转矩T通过测量电机电流，根据电流与输出转矩的关系得到，所述输出转矩T等于转矩常数与电机输入电流之积。所述附着转矩Td是由附着力闭环扰动观测器观测得到，根据系统的状态方程和降维状态观测器设计原理，设计出附着力的观测方程其中Pfd是指定观测器的极点，为保证观测器的收敛性，极点为负值，通过选择合适的极点位置改善观测器的动态性能。在步骤S2估算附着转矩Td之前，需对车轮转速ω进行滤波处理。所述步骤S6根据输出转矩变化值ΔT、附着转矩变化值ΔTd和电机输出功率导数的变化值判别汽车轮胎的附着稳定状态，具体判别如下：在ΔT≠0时：当且时，判定车辆处于稳定附着状态；当且时，判定车辆处于非稳定打滑状态；当且时，判定车辆处于由稳定附着向非稳定打滑状态切换；当且时，判定车辆处于由非稳定打滑状态向稳定附着切换；在ΔT＝0时：当且时，判定车辆处于稳定附着状态；当且时，判定车辆处于非稳定附着状态；当且时，判定车辆处于由稳定附着向非稳定打滑状态切换；当且时，判定车辆处于由非稳定打滑状态向稳定附着切换；其中，ΔTd(k)为当前计算所得的附着转矩变化值；ΔTd(k-1)为上一时刻计算所得的附着转矩变化值；ΔT(k)为当前计算所得的输出转矩变化值；ΔT(k-1)为上一时刻计算所得的输出转矩变化值；为当前计算所得功率一阶导变化值；为上一时刻计算所得的功率一阶导变化值。所述步骤S7根据所判定的汽车轮胎附着稳定状态实时决定是否对车辆驱动电机实施防滑控制；在实施防滑控制之前：根据当且时，车辆处于由稳定附着向非稳定打滑状态切换的时刻，或当且时，车辆处于由非稳定打滑状态向稳定附着切换的时刻，判别出当前路面的最佳工作点信息，包括最优滑移率、最大驱动转矩、最大附着转矩；在实施防滑控制时：当判定出车辆处于非稳定打滑状态时，则对所述车辆驱动电机实施防滑控制，当判定出车辆处于稳定附着状态时，则不对所述车辆驱动电机实施防滑控制。本专利技术与现有技术相比，具有如下显而易见的突出实质性和技术进步：1)本专利技术基于汽车动力学理论推导出力传递因子，对汽车稳定性进行分析，只需测量车辆的电机输出转矩与车轮转速，所需传感器少，成本低，可靠性高。2)本专利技术利用功率的一阶导数变化率对力传递因子判别法进行补充，利用功率参数检测汽车轮胎附着稳定性具有原创性。3)本专利技术综合考虑了电机驱动转矩变化与恒定的情况，与实际吻合，更具有实用性。4)本专利技术不仅适用于汽车的打滑状态检测，也适用于电机驱动的各种轮式机器人、机器外骨骼等设备的检测，具有广泛适用性和推广性。附图说明图1为本专利技术的系统原理示意图。图2为本专利技术的方法流程图。图3为四分之一车辆模型。图4为不同路面(干路面、湿路面和冰雪路面)下的附着系数-滑移率特性曲线。图5为驱动力到附着力的系统结构图。图6为驱动力到附着力的信号流图。图7为附着力观测器结构框图。具体实施方式下面结合附图，对本专利技术的优选实施例详述如下：如图1所示，一种电动汽车轮胎附着稳定状态实时检测系统，包括依次连接的数据测量模块1、数据处理模块2和数据分析模块3；所述数据测量模块1，用于测量车辆电机的输出转矩T和车轮转速ω；所述数据处理模块2，用于估算附着转矩Td、计算输出转矩变化值ΔT、附着转矩变化值ΔTd和电机输出功率导数的变化值所述数据分析模块3，用于根据所述输出转矩变化值ΔT、附着转矩变化值ΔTd和电机输出功率导数的变化值判别汽车轮胎的附着稳定状态；根据所判定的汽车轮胎附着稳定状态实时决定是否实施防滑控制。所述数据测量模块1包括转矩测量单元11和转速测量单元12；所述转矩测量单元11用于测量车辆电机的输出转矩T；所述转速测量单元12用于测量车轮转速ω；所述数据测量模本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种电动汽车轮胎附着稳定状态实时检测系统，其特征在于，包括依次连接的数据测量模块(1)、数据处理模块(2)和数据分析模块(3)；所述数据测量模块(1)，用于测量车辆电机的输出转矩T和车轮转速ω；所述数据处理模块(2)，用于估算附着转矩Td、计算输出转矩变化值ΔT、附着转矩变化值ΔTd和电机输出功率导数的变化值

【技术特征摘要】
1.一种电动汽车轮胎附着稳定状态实时检测系统，其特征在于，包括依次连接的数据测量模块(1)、数据处理模块(2)和数据分析模块(3)；所述数据测量模块(1)，用于测量车辆电机的输出转矩T和车轮转速ω；所述数据处理模块(2)，用于估算附着转矩Td、计算输出转矩变化值ΔT、附着转矩变化值ΔTd和电机输出功率导数的变化值所述数据分析模块(3)，用于根据所述输出转矩变化值ΔT、附着转矩变化值ΔTd和电机输出功率导数的变化值判别汽车轮胎的附着稳定状态，并根据所判定的汽车轮胎附着稳定状态实时决定是否实施防滑控制。2.根据权利要求1所述的电动汽车轮胎附着稳定状态实时检测系统，其特征在于，所述数据测量模块(1)包括转矩测量单元(11)和转速测量单元(12)；所述转矩测量单元(11)用于测量车辆电机的输出转矩T；所述转速测量单元(12)用于测量车轮转速ω；所述数据测量模块(1)将测量采集的数据传送到数据处理模块(2)。3.根据权利要求1所述的电动汽车轮胎附着稳定状态实时检测系统，其特征在于，所述数据处理模块(2)包括附着转矩估算单元(21)、转矩变化值计算单元(22)和功率变化值计算单元(23)；所述附着转矩估算单元(21)用于估算附着转矩Td；所述转矩变化值计算单元(22)用于计算输出转矩变化值ΔT和附着转矩变化值ΔTd；所述功率变化值计算单元(23)用于计算电机输出功率导数的变化值4.根据权利要求1所述的电动汽车轮胎附着稳定状态实时检测系统，其特征在于，所述数据分析模块(3)包括附着状态判别单元(31)和附着控制判别单元(32)；所述附着状态判别单元(31)用于根据所述输出转矩变化值ΔT、附着转矩变化值ΔTd和电机输出功率导数的变化值判别汽车轮胎的附着稳定状态；所述附着控制判别单元(32)用于根据所判定的汽车轮胎附着稳定状态实时决定是否实施防滑控制。5.一种电动汽车轮胎附着稳定状态实时检测方法，其特征在于，具体步骤如下：步骤S1：测量车辆电机的输出转矩T和车轮转速ω；步骤S2：估算附着转矩Td；步骤S3：计算输出转矩变化值ΔT和附着转矩变化值ΔTd；步骤S4：计算ΔTd/ΔT；步骤S5：计算电机输出功率导数的变化值步骤S6：根据所述输出转矩变化值ΔT、附着转矩变化值ΔTd和电机输出功率导数的变化值判别汽车轮胎的附着稳定状态；步骤S7：根据所判定的汽车轮胎附着稳定状态实时决定是否实...

【专利技术属性】
技术研发人员：徐国卿，骆媛媛，张杨，
申请(专利权)人：上海大学，
类型：发明
国别省市：上海,31