一种四驱车辆扭矩矢量与换挡控制方法及系统技术方案

本发明专利技术公开了一种四驱车辆扭矩矢量与换挡控制方法及系统，包括步骤：确定当前车辆的扭矩需求；采集当前车辆的前轮转角及横摆角速度；根据所采集的前轮转角及横摆角速度，判断当前车辆是否处于转弯状态；当判断车辆未处于转弯状态时，根据整车综合效率最佳原则，调整前桥驱动器和后桥驱动器的最佳分配扭矩，同时确定后桥驱动器的最佳挡位；当判断车辆处于转弯状态时，根据整车姿态稳定最佳原则，调整前桥驱动器和后桥驱动器的最佳分配扭矩；其解决了现有双动力四驱车辆的扭矩控制无法贴合实际行车状态，能耗高且行车稳定性差的问题，提高了扭矩控制策略的精确性，充分发挥车辆的动力性能。力性能。力性能。

【技术实现步骤摘要】
一种四驱车辆扭矩矢量与换挡控制方法及系统


[0001]本专利技术涉及车辆扭矩控制
，特别是涉及一种四驱车辆扭矩矢量与换挡控制方法及系统。

技术介绍

[0002]目前，随着新能源汽车越发地受到行业、国家甚至世界的关注，如何对新能源汽车进行更加完善的控制是当前需要重点考虑的问题。相比于传统燃油车，新能源汽车的动力形式以及传递方式发生了巨大变化。目前一部分混动汽车采用双动力源分布驱动的方式，即电机或发动机等驱动器通过变速器驱动前桥，而电机等驱动器单独驱动后桥，前后桥之间无机械连接；又或者一些四驱的纯电动汽车利用前后桥各设置一个电机进行驱动。由于前后桥之间无机械连接，因此上述汽车中需设置扭矩分配策略，以确保基于车辆状态、道路情况对前后桥扭矩进行分配，从而确保汽车整体运行稳定，且降低能源耗费。
[0003]但上述车辆在实际使用过程中，由于汽车状态及路面状态具有随机性从而导致实际运行时车辆前后桥的载荷会随机性地发生变化，而目前的扭矩分配策略中未考虑上述随机性变化情形，进而会导致扭矩分配策略不能精确地贴合车辆实际状态，无法较好发挥车辆的动力性能，甚至严重时可能会导致车辆无法稳定控制，造成行车危险。

技术实现思路

[0004]本专利技术要解决的技术问题是提供一种四驱车辆扭矩矢量与换挡控制方法及系统，其解决了现有双动力四驱车辆的扭矩控制无法贴合实际行车状态，能耗高且行车稳定性差的问题，从而克服现有技术的不足。
[0005]为解决上述技术问题，本专利技术提供一种四驱车辆扭矩矢量与换挡控制方法，其包括如下步骤：
[0006]确定当前车辆的扭矩需求；
[0007]采集当前车辆的前轮转角及横摆角速度；
[0008]根据所采集的前轮转角及横摆角速度，判断当前车辆是否处于转弯状态；
[0009]当判断车辆未处于转弯状态时，根据整车综合效率最佳原则，调整前桥驱动器和后桥驱动器的最佳分配扭矩，同时确定后桥驱动器的最佳挡位；当判断车辆处于转弯状态时，根据整车姿态稳定最佳原则，调整前桥驱动器和后桥驱动器的最佳分配扭矩；
[0010]当需要换挡时，根据所选最佳挡位需求，判断是否进入相应换挡控制过程。
[0011]作为本专利技术的一种改进，在车辆未转弯状态中根据整车综合效率最佳原则调整前桥驱动器和后桥驱动器的最佳分配扭矩的具体步骤为：
[0012]首先基于前桥驱动器的功率与扭矩关系，以及整车需求车速与前桥驱动器转速关系，获得前桥驱动器的功率与整车需求车速关系；
[0013]基于后桥驱动器的功率与扭矩关系，以及整车需求车速与后桥驱动器扭矩关系，获得后桥驱动器的功率与整车需求车速关系；
[0014]基于当前车辆的驱动力、滚动阻力、空气阻力、坡道阻力和加速阻力的平衡关系、扭矩总和关系，并结合电机损失效率曲线，获得所述前桥驱动器及后桥驱动器的最佳分配扭矩，并确定后桥驱动器当前对应的最佳挡位。
[0015]作为本专利技术的进一步改进，获得前桥驱动器的功率与整车需求车速关系的具体方法为：
[0016]首先依据前桥驱动器的功率与扭矩关系：
[0017][0018]其中，P
A
为前桥驱动器或者发动机功率；n
A
为前桥驱动器的输出转速；T
A
为前桥驱动器或者发动机的扭矩；
[0019]以及整车需求车速与前桥驱动器转速的关系：
[0020][0021]其中，i
A
为前桥驱动器的齿比；n
A
为前桥驱动器的输出转速；V为整车车速；R为车轮半径；
[0022]计算获得前桥驱动器的功率与整车需求车速关系为：
[0023][0024]作为本专利技术的一种改进，获得后桥驱动器的功率与整车需求车速关系的具体方法为：
[0025]首先依据后桥驱动器的功率与扭矩关系：
[0026][0027]其中，P
B
为后桥驱动器功率；n
B
为后桥驱动器的输出转速；T
B
为后桥驱动器的扭矩；
[0028]以及整车需求车速与后桥驱动器扭矩的关系：
[0029][0030]其中，i B
为后桥驱动器的齿比，n
B
为后桥驱动器的输出转速；V为整车车速；R为车轮半径；
[0031]计算获得后桥驱动器的功率与整车需求车速关系为：
[0032][0033]作为本专利技术的进一步改进，获得所述前桥驱动器及后桥驱动器的最佳分配扭矩的具体方法为：
[0034]首先依据当前车辆的驱动力、滚动阻力、空气阻力、坡道阻力和加速阻力的平衡关系：
[0035][0036]其中，P为整车功率,V为整车车速,η
t
为整车传动系统等效效率，m为整车质量,f为整车滚动摩擦系数，α为车辆坡道角度，C
D
为空气阻力系数，A为整车迎风面积，δ为整车加速阻力系数，为整车的加速度，P
A
为前桥驱动器的功率，P
B
为后桥驱动器的功率；
[0037]以及整车扭矩总和关系，
[0038]T＝T
A
+T
B
，
[0039]其中，T为整车扭矩，T
A
为前桥驱动器的扭矩，T
B
为后桥驱动器的扭矩；
[0040]并结合前桥驱动器及后桥驱动器损失效率曲线的损失方程：
[0041][0042]其中为前桥驱动器在不同扭矩下的效率百分比，为后桥驱动器在不同扭矩下的效率百分比，为前桥驱动器在不同扭矩下的效率，为后桥驱动器在不同扭矩下的效率；
[0043]最终得到所述前桥驱动器及后桥驱动器的最佳分配扭矩T
A
和T
B
。
[0044]作为本专利技术的一种改进，在车辆转弯状态中根据整车姿态稳定最佳原则调整前桥驱动器和后桥驱动器的最佳分配扭矩的具体步骤为：
[0045]利用已训练的自行车模型，预测四驱车的横摆角速度；
[0046]根据预测四驱车的横摆角速度，结合自行车模型，判断车辆转弯状态；
[0047]根据所判断处的车辆转弯状态：是否属于转向过度或者转向不足，主动分配前桥驱动器和后桥驱动器的扭矩。
[0048]作为本专利技术的一种改进，车辆判断是否进入相应换挡控制过程的具体方法为：
[0049]首先根据后桥驱动器所分配的最终扭矩确定对应的最佳齿比，根据最佳齿比确定最佳目标挡位，
[0050]结合当前换挡拨叉位置，判断是否执行换挡控制过程：若判断当前换挡拨叉位置处于最佳目标档位，不执行换挡控制过程；若判断当前换挡拨叉位置未处于最佳目标档位，则执行换挡控制过程，所述换挡控制过程中包括摘挡控制阶段、自由行程阶段及进挡控制阶段。
[0051]作为本专利技术的进一步改进，所述摘挡控制阶段的具体操作过程为：
[0052]首先所确定的目标档位设定后桥驱动器执行摘挡操作的预设扭矩值；<本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种四驱车辆扭矩矢量与换挡控制方法，其特征在于，包括如下步骤：确定当前车辆的扭矩需求；采集当前车辆的前轮转角及横摆角速度；根据所采集的前轮转角及横摆角速度，判断当前车辆是否处于转弯状态；当判断车辆未处于转弯状态时，根据整车综合效率最佳原则，调整前桥驱动器和后桥驱动器的最佳分配扭矩Ta和Tb，同时确定后桥驱动器的最佳挡位；当判断车辆处于转弯状态时，根据整车姿态稳定最佳原则，调整前桥驱动器和后桥驱动器的最佳分配扭矩Ta和Tb,减小转向不足或者转向过度；当需要换挡时，根据所选最佳挡位需求，判断是否进入相应换挡控制过程。2.根据权利要求1所述的四驱车辆扭矩矢量与换挡控制方法，其特征在于，在车辆未转弯状态中根据整车综合效率最佳原则调整前桥驱动器和后桥驱动器的最佳分配扭矩的具体步骤为：首先基于前桥驱动器的功率与扭矩关系，以及整车需求车速与前桥驱动器转速关系，获得前桥驱动器的功率与整车需求车速关系；基于后桥驱动器的功率与扭矩关系，以及整车需求车速与后桥驱动器扭矩关系，获得后桥驱动器的功率与整车需求车速关系；基于当前车辆的驱动力、滚动阻力、空气阻力、坡道阻力和加速阻力的平衡关系、扭矩总和关系，并结合驱动器损失效率曲线，获得所述前桥驱动器、后桥驱动器的最佳分配扭矩，并确定后桥驱动器当前对应的最佳挡位。3.根据权利要求2所述的四驱车辆扭矩矢量与换挡控制方法，其特征在于，获得前桥驱动器的功率与整车需求车速关系的具体方法为：首先依据前桥驱动器的功率与扭矩关系：其中，P
A
为前桥驱动器或者发动机功率；n
A
为前桥驱动器的输出转速；T
A
为前桥驱动器或者发动机的扭矩；以及整车需求车速与前桥驱动器转速的关系：其中，i
A
为前桥驱动器的齿比；n
A
为前桥驱动器的输出转速；V为整车车速；R为车轮半径；计算获得前桥驱动器的功率与整车需求车速关系为：4.根据权利要求2所述的四驱车辆扭矩矢量与换挡控制方法，其特征在于，获得后桥驱动器的功率与整车需求车速关系的具体方法为：首先依据后桥驱动器的功率与扭矩关系：
其中，P
B
为后桥驱动器功率；n
B
为后桥驱动器的输出转速；T
B
为后桥驱动器的扭矩；以及整车需求车速与后桥驱动器扭矩的关系：其中，i
B
为后桥驱动器的齿比，n
B
为后桥驱动器的输出转速；V为整车车速；R为车轮半径；计算获得后桥驱动器的功率与整车需求车速关系为：5.根据权利要求根据权利要求2所述的四驱车辆扭矩矢量与换挡控制方法，其特征在于，获得所述前桥驱动器及后桥驱动器的最佳分配扭矩的具体方法为：首先依据当前车辆的驱动力、滚动阻力、空气阻力、坡道阻力和加速阻力的平衡关系公式：其中，P为整车功率,V为整车车速,η
t
为整车传动系统等效效率，m为整车质量,f为整车滚动摩擦系数，α为车辆坡道角度，C
D
为空气阻力系数，A为整车迎风面积，δ为整车加速阻力系数，为整车的加速度，P
...

【专利技术属性】
技术研发人员：江彦菲，朱友权，王欢，张涛，
申请(专利权)人：博格华纳汽车零部件北京有限公司，
类型：发明
国别省市：