一种分布式四驱扭矩控制方法技术

本发明专利技术属于电动汽车驱动控制技术领域，公开了一种分布式四驱扭矩控制方法，首先获取车辆当前参数；然后计算参考车速、车辆加速度、路面利用附着系数和道路坡度；以及计算行驶稳定因子，选择车辆工作模式，并计算四个电机扭矩，实现分布式四驱扭矩控制。本发明专利技术在考虑驾驶意图的条件下，解决了分布式四驱基于车辆操稳状态进行扭矩闭环控制的延时滞后问题。态进行扭矩闭环控制的延时滞后问题。态进行扭矩闭环控制的延时滞后问题。

【技术实现步骤摘要】
一种分布式四驱扭矩控制方法


[0001]本专利技术涉及电动汽车驱动控制
，尤其涉及一种分布式四驱扭矩控制方法。

技术介绍

[0002]目前，电动汽车的四驱控制，主要依赖于车辆状态(如轮速、方向盘转角、横摆加速度等)进行前后轴扭矩分配，实现经济性控制和牵引性控制等功能，多数控制没有充分考虑驾驶意图的识别，且车辆状态获取依赖于传感器，受传感器信号的精度和传输速度的影响，存在响应滞后问题；同时转向工况的控制方法主要通过制动进行横摆反馈控制为主的闭环控制，也存在延时滞后的问题，而且控制方法单一，产品化实现困难。

技术实现思路

[0003]本专利技术的目的在于提供一种分布式四驱扭矩控制方法，以解决分布式四驱扭矩控制存在的延时滞后和未考虑驾驶意图的问题。
[0004]为达此目的，本专利技术采用以下技术方案：
[0005]本专利技术提供一种分布式四驱扭矩控制方法，包括：
[0006]S1，获取车辆当前参数；
[0007]所述车辆当前参数包括车辆纵向加速度、车辆侧向加速度、加速踏板开度、制动踏板开度、方向盘转角、横摆角速度、轮速和当前驾驶员选择的车辆操作模式；
[0008]S2，根据所述车辆纵向加速度、所述车辆侧向加速度、所述方向盘转角、所述横摆角速度和所述轮速，计算参考车速、车辆加速度、路面附着系数和道路坡度；
[0009]S3，根据所述路面附着系数、所述车辆加速度、所述参考车速和所述方向盘转角，计算行驶稳定因子；
[0010]S4，根据所述加速踏板开度、所述制动踏板开度、所述参考车速、所述方向盘转角和当前的所述车辆操作模式选择车辆工作模式；
[0011]所述车辆工作模式分为三种，分别为运动工作模式、经济工作模式、制动工作模式；
[0012]S5，当车辆处于所述运动工作模式、所述经济工作模式和所述制动工作模式的任一所述车辆工作模式时，计算四个电机扭矩，实现分布式四驱扭矩控制，具体计算过程为：
[0013](S51)当电动汽车的当前所述车辆工作模式为所述运动工作模式时，对车辆前后轴荷进行动力学分析，考虑车辆加速阻力和坡度阻力，忽略掉空气阻力、轮胎滚动阻力偶矩、旋转惯量，前后轴的轴荷计算简化为：
[0014][0015][0016]式中,F
zf
，F
zr
‑
前轴和后轴的垂向力，m
‑
整车质量，g
‑
重力加速度，h
g
‑
车辆质心高度,a
x
‑
车辆纵向加速度，θ
‑
坡度角，a
‑
前轴到车辆质心距离，b
‑
后轴到车辆质心距离，L＝a+b表示车辆的轴距；
[0017]前轴和后轴的路面利用附着系数分别为：
[0018][0019][0020]式中，μ
f
和μ
r
分别为前轴和后轴的路面利用附着系数，F
xf
为前轴的纵向轮胎力，F
xr
为后轴的纵向轮胎力；
[0021]设前轴和后轴的路面利用附着系数相等，有：
[0022][0023]假设所述运动工作模式下的轴间扭矩分配系数λ1为：
[0024][0025]忽略车轮滚动阻力偶矩，前后和后轴的电机驱动扭矩T
f
、T
r
，与前轴和后轴的纵向载荷F
xf
、F
xr
的关系为：
[0026][0027][0028]式中，r
f
‑
前轴的轮胎半径，r
r
‑
后轴的轮胎半径，J
f
‑
前轴的转动惯量，J
r
‑
后轴的转动惯量，
‑
前轴的加速度，
‑
后轴的加速度；
[0029]假设车辆处于匀速或加速稳定状态，忽略前后轴转动惯量所产生的惯性力，则有：
[0030]T
r
＝r
r
F
xr
[0031]T
f
＝r
f
F
xf
[0032]由此，轴间扭矩分配系数λ1表示为：
[0033][0034]令tanθ＝i,cosθ＝1，则有，
[0035][0036]根据上述公式，通过道路坡度i和车辆加速度a
x
，获取轴间扭矩分配系数λ1，之后对同轴的左右电机进行平均分配；
[0037](S52)当电动汽车的当前所述车辆工作模式为所述经济工作模式时，驱动系统实时功率计算如下式所示：
[0038]T
r
＝λ2·
T
a
[0039]T
f
＝(1
‑
λ2)
·
T
a
[0040][0041][0042]P
all
＝P
f
+P
r
[0043]式中，T
a
表示驾驶员需求扭矩，T
f
表示前轴电机驱动扭矩，T
r
表示后轴电机驱动扭矩，λ2表示经济工作模式下的轴间扭矩分配系数，n表示电机转速，η
f
、η
r
分别表示前后轴电机的工作效率，P
f
，P
r
分别表示前后轴电机的输出功率，P
all
表示前后轴电机总的输出功率，根据上式得到驱动系统实时功率的最优控制方程如下：
[0044][0045]同时前后轴的分配扭矩需要受到总成可用能力的限制：
[0046]λ2·
T
a
≤T
maxr
[0047](1
‑
λ2)
·
T
a
≤T
maxf
[0048]式中，T
maxr
表示后轴电机总可用扭矩，T
maxf
表示前轴电机总可用扭矩；
[0049]根据车辆当前的驾驶员需求扭矩和参考车速，结合前后轴电机的工作效率，离线计算驱动系统实时功率最优的扭矩分配表，使整车当前驱动系统的功率损失最小，进而计算得到不同参考车速和前后轴电机驱动扭矩状态下的最优轴间扭矩分配系数；
[0050](S53)当电动汽车的当前所述车辆工作模式为所述制动工作模式时，所述制动工作模式下的轴间扭矩分配系数λ
rear
受下式限制，实现制动力分配在前轴：
[0051]λ
rear
＝min(0.5,λ2)。
[0052]可选地，所述车辆操作模式包括舒适操作模式、经济操作模式和运动操作模式。
[0053]可选地，所述参考车速通过如下方式得到：
[0054]将各个车轮的轮速在后轴中心进行归一化处理；
[00本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种分布式四驱扭矩控制方法，其特征在于，包括：S1，获取车辆当前参数；所述车辆当前参数包括车辆纵向加速度、车辆侧向加速度、加速踏板开度、制动踏板开度、方向盘转角、横摆角速度、轮速和当前驾驶员选择的车辆操作模式；S2，根据所述车辆纵向加速度、所述车辆侧向加速度、所述方向盘转角、所述横摆角速度和所述轮速，计算参考车速、车辆加速度、路面附着系数和道路坡度；S3，根据所述路面附着系数、所述车辆加速度、所述参考车速和所述方向盘转角，计算行驶稳定因子；S4，根据所述加速踏板开度、所述制动踏板开度、所述参考车速、所述方向盘转角和当前的所述车辆操作模式选择车辆工作模式；所述车辆工作模式分为三种，分别为运动工作模式、经济工作模式、制动工作模式；S5，当车辆处于所述运动工作模式、所述经济工作模式和所述制动工作模式的任一所述车辆工作模式时，计算四个电机扭矩，实现分布式四驱扭矩控制，具体计算过程为：(S51)当电动汽车的当前所述车辆工作模式为所述运动工作模式时，对车辆前后轴荷进行动力学分析，考虑车辆加速阻力和坡度阻力，忽略掉空气阻力、轮胎滚动阻力偶矩、旋转惯量，前后轴的轴荷计算简化为：为：式中,F
zf
，F
zr
—前轴和后轴的垂向力，m—整车质量，g—重力加速度，h
g
—车辆质心高度,a
x
—车辆纵向加速度，θ—坡度角，a—前轴到车辆质心距离，b—后轴到车辆质心距离，L＝a+b表示车辆的轴距；前轴和后轴的路面利用附着系数分别为：前轴和后轴的路面利用附着系数分别为：式中，μ
f
和μ
r
分别为前轴和后轴的路面利用附着系数，F
xf
为前轴的纵向轮胎力，F
xr
为后轴的纵向轮胎力；设前轴和后轴的路面利用附着系数相等，有：假设所述运动工作模式下的轴间扭矩分配系数λ1为：忽略车轮滚动阻力偶矩，前后和后轴的电机驱动扭矩T
f
、T
r
，与前轴和后轴的纵向载荷
F
xf
、F
xr
的关系为：的关系为：式中，r
f
—前轴的轮胎半径，r
r
—后轴的轮胎半径，J
f
—前轴的转动惯量，J
r
—后轴的转动惯量，—前轴的加速度，—后轴的加速度；假设车辆处于匀速或加速稳定状态，忽略前后轴转动惯量所产生的惯性力，则有：T
r
＝r
r
F
xr
T
f
＝r
f
F
xf
由此，轴间扭矩分配系数λ1表示为：令tanθ＝i,cosθ＝1，则有，根据上述公式，通过道路坡度i和车辆加速度a
x
，获取轴间扭矩分配系数λ1，之后对同轴的左右电机进行平均分配；(S52)当电动汽车的当前所述车辆工作模式为所述经济工作模式时，驱动系统实时功率计算如下式所示：T
r
＝λ2·
T
a
T
f
＝(1
‑
λ2)
·
T
aa
P
all
＝P
f
+P
r
式中，T
a
表示驾驶员需求扭矩，T
f
表示前轴电机驱动扭矩，T
r
表示后轴电机驱动扭矩，λ2表示经济工作模式下的轴间扭矩分配系数，n表示电机转速，η
f
、η
r
分别表示前后轴电机的工作效率，P
f
，P
r
分别表示前后轴电机的输出功率，P
all
表示前后轴电机总的输出功率，根据上式得到驱动系统实时功率的最优控制方程如下：同时前后轴的分配扭矩需要受到总成可用能力的限制：λ2·
T
a
≤T
maxr
(1
‑
λ2)
·
T
a
≤T
maxf
式中，T
maxr
表示后轴电机总可用扭矩，T
maxf
表示前轴电机总可用扭矩；根据车辆当前的驾驶员需求扭矩和参考车速，结合前后轴电机的工作效率，离线计算
驱动系统实时功率最优的扭矩分配表，使整车当前驱动系统的功率损失最小，进而计算得到不同参考车速和前后轴电机驱动扭矩状态下的最优轴间扭矩分配系数；(S53)当电动汽车的当前所述车辆工作模式为所述制动工作模式时，所述制动工作模式下的轴间扭矩分配系数λ
rear
受下式限制，实现制...

【专利技术属性】
技术研发人员：吴爱彬，张天强，刘元治，崔金龙，周泽慧，孙起春，赵洋，
申请(专利权)人：中国第一汽车股份有限公司，
类型：发明
国别省市：