一种基于扭矩转移的四轮独立驱动汽车路面附着系数估算方法技术

本发明专利技术公开了一种基于扭矩转移的四轮独立驱动汽车路面附着系数估算方法，包括如下步骤：步骤一、采集车辆的任意一个车轮的角速度、纵向加速度和侧向加速度；步骤二、获得对应车轮的轮胎纵向力、垂直载荷和滑移率；步骤三、在不同的路面附着系数下，获得轮胎纵向力对垂直载荷的增益、滑移率和路面附着系数之间的关系曲线；步骤四、制作MAP图；步骤五、对低滑移率范围建立滑移率有效标志位；步骤六、若对应车轮的滑移率为无效标志位时，则通过PID控制器对车辆前后轴转矩进行调节，使得对应车轮的滑移率满足有效标志位后，通过当前计算得到的轮胎纵向力对垂直载荷的增益与滑移率查取MAP图识别当前路面附着率。本发明专利技术具有提高效率和精确度的特点。度的特点。度的特点。

【技术实现步骤摘要】
一种基于扭矩转移的四轮独立驱动汽车路面附着系数估算方法


[0001]本专利技术涉及轮胎
，更具体的是，本专利技术涉及一种基于扭矩转移的四轮独立驱动汽车路面附着系数估算方法。

技术介绍

[0002]路面附着系数的不同直接影响车辆的动力性、制动性以及操纵稳定性，现有技术中的路面识别方法主要有基于原因识别方法(Cause
‑
Based)和基于结果识别方法(Effect
‑
Based)两种，然而，现有技术中，无论是Cause
‑
Based还是Effect
‑
Based方法，由于传感器的固有特性，通过安装传感器来进一步获取路面附着系数的方法均会存在弊端，比如成本较高，运算复杂，对于车辆行驶比较稳定的工况，滑移率基本处于较小值，对于此时的路面附着系数进行识别更需要一种简单可靠的方法。

技术实现思路

[0003]本专利技术的目的是设计开发了一种基于扭矩转移的四轮独立驱动汽车路面附着系数估算方法，通过轮胎纵向力、垂直载荷和滑移率的结合，提高运算效率的同时精确度更高。
[0004]本专利技术提供的技术方案为：
[0005]一种基于扭矩转移的四轮独立驱动汽车路面附着系数估算方法，包括如下步骤：
[0006]步骤一、采集车辆的任意一个车轮的角速度、纵向加速度和侧向加速度；
[0007]步骤二、获得对应车轮的轮胎纵向力、垂直载荷和滑移率；
[0008]步骤三、在不同的路面附着系数下，获得轮胎纵向力对垂直载荷的增益、滑移率和路面附着系数之间的关系曲线；
[0009]步骤四、拟合所述关系曲线制作MAP图；
[0010]步骤五、对低滑移率范围建立滑移率有效标志位：
[0011][0012]式中，flag为有效标志值，S
min
为低滑移率范围内最小值，S
max
为低滑移率范围内最大值；
[0013]步骤六、若对应车轮的滑移率满足flag＝0时，则通过PID控制器对车辆前后轴转矩进行调节，使得对应车轮的滑移率满足flag＝1；
[0014]若对应车轮的滑移率满足flag＝1时，则通过当前计算得到的轮胎纵向力对垂直载荷的增益与滑移率查取MAP图识别当前路面附着率。
[0015]优选的是，所述任意一个车轮的轮胎纵向力满足：
[0016][0017]式中，J为车轮的转动惯量，为第i个车轮的角速度，T
i
为第i个车轮所收到的合力矩，F
xi
为第i个车轮的轮胎纵向力，R为车轮的滚动半径，且i＝L1,R1,L2,R2，当i＝L1时，车轮为左前车轮，当i＝R1时，车轮为右前轮胎，当i＝L2时，车轮为左后轮胎，当i＝R2时，车轮为右后轮胎。
[0018]优选的是，任意一个车轮的垂直载荷满足：
[0019][0020][0021][0022][0023]式中，F
zL1
为左前车轮的垂直载荷，m为车辆质量，g为重力加速度，b为车辆后轴到质心的距离，L为车辆轴距，为车辆纵向加速度，h为车辆质心高度，为车辆侧向加速度，d为轮距，F
zR1
为右前轮胎的垂直载荷，F
zL2
为左后轮胎的垂直载荷，a为车辆前轴到质心的距离，F
zR2
为右后轮胎的垂直载荷。
[0024]优选的是，任意一个车轮的滑移率满足：
[0025][0026]式中，S
i
为第i个车轮的滑移率。
[0027]优选的是，所述步骤三具体包括如下步骤：
[0028]步骤1、分别统计在路面附着系数为0.3的路面条件下轮胎纵向力对垂直载荷的增益为0.2，0.3，
…
，1的各个工况下，对应车轮的轮胎纵向力和垂直载荷及滑移率的数据表格；
[0029]步骤2、分别统计在路面系数为0.4、
…
、0.9的路面条件下轮胎纵向力对垂直载荷的增益为0.2，0.3，
…
，1的各个工况下，对应车轮的轮胎纵向力和垂直载荷及滑移率的数据表格；
[0030]步骤3、对获得的数据表格进行整理，获得不同路面附着系数0.3、0.4、
…
、0.9下轮胎纵向力对垂直载荷的增益与轮胎滑移率的关系曲线。
[0031]优选的是，所述步骤四具体包括如下步骤：
[0032]步骤1、在路面附着系数为0.3的工况下，由低滑移率范围确定对应车轮的轮胎纵向力对垂直载荷的增益与滑移率关系曲线中数据点选取的范围，并对关系曲线进行多项式拟合；
[0033]步骤2、在路面附着系数为0.4、
…
、0.9的工况下，由低滑移率范围确定对应车轮的轮胎纵向力对垂直载荷的增益与滑移率关系曲线中数据点选取的范围，并对关系曲线进行多项式拟合；
[0034]步骤3、对拟合出的关系曲线进行校核，制作成MAP图。
[0035]优选的是，所述低滑移率范围为1％～10％。
[0036]优选的是，所述PID控制器的输出满足：
[0037][0038]式中，ΔT为车辆前轴转矩的改变量，e
s
为滑移率与滑移率下限或滑移率上限之间的误差，K
P
为比例控制系数，K
I
为积分调节系数，K
D
为微分调节系数。
[0039]优选的是，所述滑移率与滑移率下限或滑移率上限之间的误差满足：
[0040][0041]优选的是，当所述PID控制器输出车辆前轴转矩的改变量后，车辆后轴转矩相对进行相反的改变。
[0042]本专利技术所述的有益效果：
[0043]本专利技术设计开发的一种基于扭矩转移的四轮独立驱动汽车路面附着系数估算方法，用以解决现有技术中针较低滑移率下路面附着系数识别方法较为复杂的问题，提高运算效率的同时提高精确度，且需要的运算参数基本通过大多数车辆已有的传感器配置就能获得，可以降低成本。
附图说明
[0044]图1为本专利技术所述基于扭矩转移的四轮独立驱动汽车路面附着系数估算方法的流程示意图。
[0045]图2为本专利技术所述实施例中不同路面附着系数下轮胎纵向力对垂直载荷的增益与轮胎滑移率的关系曲线示意图。
[0046]图3为本专利技术所述实施例中MAP示意图。
具体实施方式
[0047]下面结合对本专利技术做进一步的详细说明，以令本领域技术人员参照说明书文字能够据以实施。
[0048]如图1所示，本专利技术提供的一种基于扭矩转移的四轮独立驱动汽车路面附着系数估算方法，具体包括如下步骤：
[0049]步骤一、通过传感器采集车辆行驶时的运动参数及车辆的力学参数；
[0050]其中，所述力学参数为车辆的质量、前轴到质心的距离、后轴到质心的距离、轴距、质心高度、轮距和滚动半径；
[0051]所述运动参数为车轮角速度、纵向加速度、侧向加速度。
[0052]步骤二、本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于扭矩转移的四轮独立驱动汽车路面附着系数估算方法，其特征在于，包括如下步骤：步骤一、采集车辆的任意一个车轮的角速度、纵向加速度和侧向加速度；步骤二、获得对应车轮的轮胎纵向力、垂直载荷和滑移率；步骤三、在不同的路面附着系数下，获得轮胎纵向力对垂直载荷的增益、滑移率和路面附着系数之间的关系曲线；步骤四、拟合所述关系曲线制作MAP图；步骤五、对低滑移率范围建立滑移率有效标志位：式中，flag为有效标志值，S
min
为低滑移率范围内最小值，S
max
为低滑移率范围内最大值；步骤六、若对应车轮的滑移率满足flag＝0时，则通过PID控制器对车辆前后轴转矩进行调节，使得对应车轮的滑移率满足flag＝1；若对应车轮的滑移率满足flag＝1时，则通过当前计算得到的轮胎纵向力对垂直载荷的增益与滑移率查取MAP图识别当前路面附着率。2.如权利要求1所述的基于扭矩转移的四轮独立驱动汽车路面附着系数估算方法，其特征在于，所述任意一个车轮的轮胎纵向力满足：式中，J为车轮的转动惯量，为第i个车轮的角速度，T
i
为第i个车轮所收到的合力矩，F
xi
为第i个车轮的轮胎纵向力，R为车轮的滚动半径，且i＝L1,R1,L2,R2，当i＝L1时，车轮为左前车轮，当i＝R1时，车轮为右前轮胎，当i＝L2时，车轮为左后轮胎，当i＝R2时，车轮为右后轮胎。3.如权利要求2所述的基于扭矩转移的四轮独立驱动汽车路面附着系数估算方法，其特征在于，任意一个车轮的垂直载荷满足：特征在于，任意一个车轮的垂直载荷满足：特征在于，任意一个车轮的垂直载荷满足：特征在于，任意一个车轮的垂直载荷满足：式中，F
zL1
为左前车轮的垂直载荷，m为车辆质量，g为重力加速度，b为车辆后轴到质心的距离，L为车辆轴距，为车辆纵向加速度，h为车辆质心高度，为车辆侧向加速度，d为轮距，F
zR1
为右前轮胎的垂直载荷，F
zL2
为左后轮胎的垂直载荷，a为车辆前轴到质心的距离，
F
zR2
为右后轮胎的垂直载荷。4.如权利要求3所述的基于扭矩转移的四轮独立驱动汽车路面附着系数估算方法，其特征在于，任意一个车轮的滑移率满足：式中，S
i
为第i个车...

【专利技术属性】
技术研发人员：靳立强，张继元，刘少杰，李英壮，李星辰，解文周，
申请(专利权)人：长沙汽车创新研究院，
类型：发明
国别省市：