CN103661001A - 双轮驱动系统差速控制方法及系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种双轮驱动系统差速控制方法及系统，其中方法包括以下步骤：采集踏板输入指令，并根据踏板输入指令计算输入转矩指令；根据速度传感器反馈的转速信号计算车体前进标志位；根据输入转矩指令、标志位以及反馈的实际转矩，计算转矩给定参考值；根据转矩给定参考值计算判断标志；根据判断标识计算转矩增量，以增加或者减小驱动扭矩；根据转矩增量计算转矩给定计算值，并根据该转矩给定计算值和驱动力矩限制，确定转矩给定目标值；将转矩给定目标值输出给电机及其控制器，以驱动相应的驱动轮。本发明可使车体在各种工况下，无需转向信号，就可以控制车体运行至最佳状态，实现车体运行过程中的良好操纵性和高可靠性。

Description

双轮驱动系统差速控制方法及系统

技术领域

本发明涉及电动汽车驱动系统及电子差速领域，尤其涉及一种双轮驱动系统差速控制方法及系统。

背景技术

与传统内燃机车相比，电动汽车采用电机作为驱动源，驱动轮主要的运行情况（驱动力矩和轮速）都很容易通过检测的电机电流和旋变所测的电机转速得到，这使得电动汽车拥有迅速且精准的转矩响应，但是传统电动汽车采用“电机+变速箱+机械差速”驱动方式，不仅机械结构复杂，更重要是，不是采用直驱而采用变速箱和机械差速，不能发挥电动汽车迅速且精准的转矩响应的优势，轮边/轮毂电机驱动则采用“电机+电子差速器”驱动方式，充分了直驱的优势，各驱动轮的驱动力矩和制动力矩都能独立且随电机运行情况（电流）自适应调节。

另一方面，传统的电子差速系统都是基于转向角然后输出转矩或转速的运行模式，但是实际车体运行过程中，由于路况条件变化不一，车体不仅在有转向时需要差速，其他路况（比如路面凹凸不平、光滑程度不一）时也需要差速，但是若此时没有转向信号，即驾驶员想让车体直行，传统模式下的电子差速则实行的是等速而非差速运行，以致造成车体弯行，由此产生误操作，这使得传统电子差速适应性差。

为了克服上述电子差速系统适应性差的缺陷，本专利中提出了一套基于最佳滑移率的自适应性电子差速控制策略，能根据路面工况及车体运行状态自行调节各驱动轮转速，不需要转向信号，即能实现自适应差速控制，具有很好工程实用价值。

发明内容

本发明要解决的技术问题在于针对现有技术中电子差速系统都是基于转向角然后输出转矩或转速的运行模式，在没有转向信号的情况下，无法实现自适应差速控制的缺陷，提供一种自适应性电子差速控制策略，能根据路面工况及车体运行状态自行调节各驱动轮转速，不需要转向信号，即能实现自适应差速控制的双轮驱动系统差速控制方法及系统。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：

提供一种双轮驱动系统差速控制方法，包括以下步骤：

采集踏板输入指令，并根据踏板输入指令计算输入转矩指令；

根据速度传感器反馈的转速信号计算车体前进标志位，该标志位用于标识车体是否运动；

根据输入转矩指令、标志位以及反馈的实际转矩，计算转矩给定参考值；

根据转矩给定参考值计算判断标志，该判断标识用于判断轮胎模型的滑移率曲线是否处于极点处；

根据判断标识计算转矩增量，以增加或者减小驱动扭矩，使车体始终工作在最佳滑移率范围内，最佳滑移率根据电机及控制器反馈的实际转速和转矩计算得到；

根据转矩增量计算转矩给定计算值，并根据该转矩给定计算值和驱动力矩限制，确定转矩给定目标值；其中，驱动力矩限制根据车体运行加速度和滚动摩擦系数计算获得，车体运行加速度根据电机及控制器反馈的实际转速和转矩计算得到；

将转矩给定目标值输出给电机及其控制器，以驱动相应的驱动轮。

本发明所述的方法中，k·T_d时刻，k为整数，T_d为扫描周期，车体速度v(k)＝0.5·(w₁(k)+w₂(k))·r，w₁(k)和w₂(k)为两驱动电机的转速，r为车轮的轮胎半径，滑移率 $\mathrm{\λ}\left(k\right)=\frac{w\left(k\right)\·r-v\left(k\right)}{w\left(k\right)\·r};$

(k+1)·T_d时刻，输入转矩指令T^*(k+1)＝(t₁(k+1)+flag_run(k)·t₂(k+1))·K_t，其中Kt为转矩与踏板开度间的比例系数，t₁、t₂为加速与制动踏板的模拟量输出，标志位 $\mathrm{flag}\_\mathrm{run}\left(k\right)=\left\{\begin{array}{cc}1& v\left(k\right)\≠0\\ 0& v\left(k\right)=0\end{array}\right.;$

当T^*(k)=0时，标志位flag_key(k+1)=1，当T^*(k)≠0时，标志位flag_key(k+1)=0；

转矩给定参考值T^* _m(k+1)=T^*(k+1)+flag_key(k+1)·T_m(k)， $\mathrm{flag}\_\mathrm{key}(k+1)=\left\{\begin{array}{cc}0& T^{*}(k+1)\≠0\\ 1& T^{*}(k+1)=0\end{array}\right.,$ T_m（k）为电机实际转矩输出值；

判断标志

s(k)＝((T_m(k)-T_m(k-1))·T_d-J_w·(w(k)+w(k-2)-2·w(k-1))·(λ(k)-λ(k-1))，其中T_d为一个扫描周期，J_w为转动惯量；

转矩给定计算值T′(k+1)=T^* _m(k+1)+ΔT_m(k+1)，ΔT_m(k+1)为驱动扭矩的增量；

驱动力矩限制 $T_{\max }(k+1)=F_d\left(k\right)\·\left(\frac{J_w+\mathrm{\α}\·M\·r^2}{\mathrm{\α}\·M\·r}\right),$ 纵向驱动力 $F_d=M\·\frac{\mathrm{dv}}{\mathrm{dt}}+f\·M\·g,$ F_d（k）为k·T_d时刻的纵向驱动力，α为设定值，在0.8～1之间,M为驱动轮上分摊的载荷质量，对于双驱型电动汽车，M取车总质量的一半，f为滚动摩擦系数。

本发明所述的方法中，当检测到s(k)·T^* _m(k+1)<0时，取ΔT_m(k+1)=K；当检测到s(k)·T^* _m(k+1)>0时，取ΔT_m(k+1)=-K；当检测到s(k)·T^* _m(k+1)=0时，取ΔT_m(k+1)=0，其中，K为模糊给定量。

本发明所述的方法中，若T′(k+1)>|T_max(k)|，取T(k+1)=|T_max(k+1)|；若T′(k+1)<-|T_max(k+1)|，取T(k+1)=-|T_max(k+1)|；若|T′(k+1)|≤-|T_max(k+1)|，取T(k+1)=T′(k+1)。

本发明所述的方法中，还包括步骤：

计算(k+1)·T_d时刻的辅助防滑起动标志位sign(k+1)，当T_m(k)≤-β·|T_max(k+1)|，取sign(k+1)=-1；当|T_m(k)|≤β·|T_max(k+1)|，取sign(k+1)=0，其中β为0.8～1之间的设定值；当T_m(k)≥β·|T_max(k+1)|，取sign(k+1)=1。

本发明还提供了一种双轮驱动系统差速控制系统，包括：

踏板指令采集模块，用于采集踏板输入指令；

输入转矩指令计算模块，用于根据踏板输入指令计算输入转矩指令；

标志位计算模块，用于根据速度传感器反馈的转速信号计算车体前进标志位，该标志位用于标识车体是否运动；

转矩给定参考值计算模块，用于根据输入转矩指令、标志位以及反馈的实际转矩，计算转矩给定参考值；

判断标志计算模块，用于根据转矩给定参考值计算判断标志，该判断标识用于判断轮胎模型的滑移率曲线是否处于极点处；

转矩增量计算模块，用于根据判断标识计算转矩增量，以增加或者减小驱动扭矩，使车体始终工作在最佳滑移率范围内，最佳滑移率根据电机及控制器反馈的实际转速和转矩计算得到；

转矩给定目标值确定模块，用于根据转矩增量计算转矩给定计算值，并根据该转矩给定计算值和驱动力矩限制，确定转矩给定目标值；其中，驱动力矩限制根据车体运行加速度和滚动摩擦系数计算获得，车体运行加速度根据电机及控制器反馈的实际转速和转矩计算得到；

转矩给定目标值输出模块，用于将转矩给定目标值输出给电机及其控制器，以驱动相应的驱动轮。

本发明所述的系统中，该系统还包括：

辅助防滑起动标志位计算模块，用于计算(k+1)·T_d时刻的辅助防滑起动标志位sign(k+1)，当T_m(k)≤-β·|T_max(k+1)|，取sign(k+1)=-1；当|T_m(k)|≤β·|T_max(k+1)|，取sign(k+1)=0，其中β为0.8～1之间的设定值；当T_m(k)≥β·|T_max(k+1)|，取sign(k+1)=1。

本发明产生的有益效果是：本发明通过实时采集来自制动踏板和加速踏板的信号，结合车体上一时刻运行情况，通过最佳滑移率策略，预测下一时刻发往两逆变器的转矩指令，以此控制两驱动轮的转矩，并集成传统ABS控制单元的功能，以使车体在各种工况（直行、弯行、路面光滑程度、负载变化等不同工况）下，都能使车体运行至最佳状态，实现车体运行过程中的良好操纵性和高可靠性。

附图说明

下面将结合附图及实施例对本发明作进一步说明，附图中：

图1是本发明实施例双轮驱动系统差速控制方法的流程图一；

图2是本发明实施例双轮驱动系统差速控制方法的流程图二；

图3是本发明实施例的μ-λ曲线。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

本发明通过实时采集来自制动踏板和加速踏板的信号，结合车体上一时刻运行情况，通过最佳滑移率策略，预测下一时刻发往两逆变器的转矩指令，以此控制两驱动轮的转矩，以使车体在各种工况（直行、弯行、路面光滑程度、负载变化等不同工况）下，都能使车体运行至最佳状态，实现车体运行过程中的良好操纵性和高可靠性。

本发明实施例双轮驱动系统差速控制方法，如图1所示，包括以下步骤：

S1、采集踏板输入指令，并根据踏板输入指令计算输入转矩指令；

S2、根据速度传感器反馈的转速信号计算车体前进标志位，该标志位用于标识车体是否运动；

S3、根据输入转矩指令、标志位以及反馈的实际转矩，计算转矩给定参考值；

S4、根据转矩给定参考值计算判断标志，该判断标识用于判断轮胎模型的滑移率曲线是否处于极点处；

S5、根据判断标识计算转矩增量，以增加或者减小驱动扭矩，使车体始终工作在最佳滑移率范围内，最佳滑移率根据电机及控制器反馈的实际转速和转矩计算得到；

S6、根据转矩增量计算转矩给定计算值，并根据该转矩给定计算值和驱动力矩限制，确定转矩给定目标值；其中，驱动力矩限制根据车体运行加速度和滚动摩擦系数计算获得，车体运行加速度根据电机及控制器反馈的实际转速和转矩计算得到；

S7、将转矩给定目标值输出给电机及其控制器，以驱动相应的驱动轮。

以下针对上述方法进行具体说明：

本发明实施例的主要输入量为：两驱动电机转速w₁、w₂，加速与制动踏板模拟量输出t₁、t₂（t₁∈[0%,100%]、t₂∈[-100%,0%]）。

本发明实施例的主要输出量为电机转矩给定目标值T。

本发明实施例的中间变量主要有：滑移率λ,车速v、踏板输入转矩指令T^*、转矩给定参考值T^* _m、实际转矩输出值T_m、转矩给定计算值T′、驱动力矩限制T_max,车体起动位标记flag_run，踏板开关标志位flag_key。

其中：

附着系数 $\mathrm{\&mu;}=\frac{T_m-J_w\&CenterDot;\frac{\&PartialD;w}{\&PartialD;t}}{r\&CenterDot;F_z},$ F_z为轮上载荷，对于后驱型电动汽车，一般取0.25～0.35倍的车总质量。

$F_d=M\&CenterDot;\frac{\mathrm{dv}}{\mathrm{dt}}+f\&CenterDot;M\&CenterDot;g,$ $T_m=J_w\&CenterDot;\frac{\&PartialD;w}{\&PartialD;t}+F_d\&CenterDot;r,$ $T_{\max }=F_d\&CenterDot;\left(\frac{J_w+\mathrm{\&alpha;}\&CenterDot;M\&CenterDot;r^2}{\mathrm{\&alpha;}\&CenterDot;M\&CenterDot;r}\right)$ （α为接近1的设定值），r为车轮的轮胎半径，M为驱动轮上分摊的载荷质量，对于双驱型电动汽车，M取车总质量的一半。T^*＝(t₁+flag_run·t₂)·K_t。

$\mathrm{flag}\_\mathrm{run}=\left\{\begin{array}{cc}1& v\&NotEqual;0\\ 0& v=0\end{array}\right.;$ 车体起动位标记flag_run为防止车体经刹车至停车后，电机不会因为过刹车而反转使车体发生倒车的加权值， $\mathrm{flag}\_\mathrm{key}=\left\{\begin{array}{cc}0& T^{*}\&NotEqual;0\\ 1& T^{*}=0\end{array}\right..$

以T_d为扫描周期，若k·T_d时刻，电机输出转矩的实际转矩T_m(k)，则(k+1)·T_d时刻施加给电机的转矩目标值T(k+1)为：

$T(k+1)=\left\{\begin{array}{cc}-\left|T_{\max }\left(k\right)\right|& T^{\&prime;}(k+1)<-\left|T_{\max }(k+1)\right|\\ T^{\&prime;}(k+1)& \left|T^{\&prime;}(k+1)\right|<\left|T_{\max }(k+1)\right|\\ \left|T_{\max }\left(k\right)\right|& T^{\&prime;}(k+1)>\left|T_{\max }(k+1)\right|\end{array}\right.$

其中： $T_{\max }(k+1)=F_d\left(k\right)\&CenterDot;\left(\frac{J_w+\mathrm{\&alpha;}\&CenterDot;M\&CenterDot;r^2}{\mathrm{\&alpha;}\&CenterDot;M\&CenterDot;r}\right)$

$F_d=M\&CenterDot;\frac{\mathrm{dv}}{\mathrm{dt}}+f\&CenterDot;M\&CenterDot;g$

T′(k+1)=T^* _m(k+1)+ΔT_m(k+1)

T^* _m(k+1)=T^*(k+1)+flag_key(k+1)·T_m(k)

$\mathrm{flag}\_\mathrm{key}(k+1)=\left\{\begin{array}{cc}0& T^{*}(k+1)\&NotEqual;0\\ 1& T^{*}(k+1)=0\end{array}\right.$

T^*(k+1)＝(t₁(k+1)+flag_run(k)·t₂(k+1))·K_t

$\mathrm{flag}\_\mathrm{run}\left(k\right)=\left\{\begin{array}{cc}1& v\left(k\right)\&NotEqual;0\\ 0& v\left(k\right)=0\end{array}\right.$

ΔT_m(k+1)=K·sign(s(k)·T^* _m(k+1))

s(k)＝((T_m(k)-T_m(k-1))·T_d-J_w·(w(k)+w(k-2)-2·w(k-1))·(λ(k)-λ(k-1))

初始时刻对应为零时刻，

T^*(0)＝T^*(0)＝(t₁(0)+flag_run(0)·t₂(0))·K_t＝t₁(0)·K_t，K_t为踏板开度与转矩值之间的比例系数。

本发明的液压控制规则：

辅助防滑起动标志位 $\mathrm{sign}=\left\{\begin{array}{cc}-1& T\&le;-\mathrm{\&beta;}\&CenterDot;\left|T_{\max }\right|\\ 0& -\mathrm{\&beta;}\&CenterDot;\left|T_{\max }\right|\&le;\\ 1& T\&GreaterEqual;\mathrm{\&beta;}\&CenterDot;\left|T_{\max }\right|\end{array}T\&le;\mathrm{\&beta;}\&CenterDot;\left|T_{\max }\right|\right.$

其中，β为0.8～1之间的设定值。

本发明实施例中的双轮驱动系统差速控制流程为：

检测司机有无踩下加速、制动踏板，若有，对应地，电位计将这一信号转化为模拟量输出t₁、t₂信号输入到电子差速器；若无，设定模拟量输出t₁=t₂=0，输入到电子差速器。

电子差速器接受速度传感器反馈的电机转速信号w₁、w₂。

对于k·T_d时刻，计算车体速度v(k)、滑移率λ(k)、以及车体前进标志位flag_run(k)。v(k)＝0.5·(w₁(k)+w₂(k))·r，

$\mathrm{flag}\_\mathrm{run}\left(k\right)=\left\{\begin{array}{cc}1& v\left(k\right)\&NotEqual;0\\ 0& v\left(k\right)=0\end{array}\right..$

计算踏板输入转矩指令T^*(k+1)，T^*(k+1)＝(t₁(k+1)+flag_run(k)·t₂(k+1))·K_t

标志位flag_key(k+1)，当T^*(k)=0时，取flag_key(k+1)=1，当T^*≠0时，取flag_key(k+1)=0。

计算转矩给定参考值T^* _m(k+1)，T^* _m(k+1)=T^*(k+1)+flag_key(k+1)·T_m(k)

计算判断标志s(k)，

s(k)＝((T_m(k)-T_m(k-1))·T_d-J_w·(w(k)+w(k-2)-2·w(k-1))·(λ(k)-λ(k-1))

计算转矩增量ΔT_m(k+1)，当检测到s(k)·T^* _m(k+1)<0时，取ΔT_m(k+1)=K；当检测到s(k)·T^* _m(k+1)>0时，取ΔT_m(k+1)=-K；当检测到s(k)·T^* _m(k+1)=0时，取ΔT_m(k+1)=0。其中，K为设定增益。

计算转矩给定计算值T′(k+1)，T′(k+1)=T^* _m(k+1)+ΔT_m(k+1)。

计算驱动力矩限制T_max(k+1)， $T_{\max }(k+1)=F_d\left(k\right)\&CenterDot;\left(\frac{J_w+\mathrm{\&alpha;}\&CenterDot;M\&CenterDot;r^2}{\mathrm{\&alpha;}\&CenterDot;M\&CenterDot;r}\right),$ $F_d=M\&CenterDot;\frac{\mathrm{dv}}{\mathrm{dt}}+f\&CenterDot;M\&CenterDot;g;$

计算转矩给定目标值T(k+1)，若T′(k+1)>|T_max(k)|，取T(k+1)=|T_max(k+1)|；若T′(k+1)<-|T_max(k+1)|，取T(k+1)=-|T_max(k+1)|；若|T′(k+1)|≤-|T_max(k+1)|，取T(k+1)=T′(k+1)。

计算(k+1)·T_d时刻辅助防滑起动标志位sign(k+1)，当T_m(k)≤-β·||T_max(k+1)||，取sign(k+1)=-1；当|T_m(k)|≤β·|T_max(k+1)|，取sign(k+1)=0；当T_m(k)≥β·|T_max(k+1)|，取sign(k+1)=1；

T(k)作用一个扫描周期T_d后至(k+1)·T_d时刻后，记录(k+1)·T_d时刻实际转矩的反馈值T_m(k+1)，重复以上步骤，进行下一周期的转矩给定值预测，依次类推，直至车体运行结束。

本发明通过计算转矩增量ΔT_m，使车体始终工作在最佳滑移率范围内的工作点上。

最佳滑移率工作点位于：

$\frac{\&PartialD;\mathrm{\&mu;}}{\&PartialD;\mathrm{\&lambda;}}=\frac{\frac{\&PartialD;\mathrm{\&mu;}}{\&PartialD;t}}{\frac{\&PartialD;\mathrm{\&lambda;}}{\&PartialD;t}}=\frac{\frac{{\&PartialD;T}_m}{\&PartialD;t}-J_w\&CenterDot;\frac{{\&PartialD;}^{2}w}{{\&PartialD;t}^2}}{F_z\&CenterDot;R}\&CenterDot;\frac{1}{\frac{\&PartialD;\mathrm{\&lambda;}}{\&PartialD;t}}=0,$ 即 $(\frac{{\&PartialD;T}_m}{\&PartialD;t}-J_w\&CenterDot;\frac{{\&PartialD;}^{2}w}{{\&PartialD;t}^2})\&CenterDot;\frac{\&PartialD;\mathrm{\&lambda;}}{\&PartialD;t}=0$

以扫描周期为T_d，离散化得：

$(\frac{T_m(k+1)-T_m\left(k\right)}{T_d}-J_w\&CenterDot;\frac{w(k+1)+w(k-1)-2\&CenterDot;w\left(k\right)}{T_d^2})\&CenterDot;\frac{\mathrm{\&lambda;}(k+1)-\mathrm{\&lambda;}\left(k\right)}{T_d}=0$

化简得：

(T_m(k+1)-T_m(k))·T_d-J_w·(w(k+1)+w(k-1)-2·w(k))·(λ(k+1)-λ(k))＝0

递推式为：

T_m(k+1)=T_m(k)+ΔT_m(k)，ΔT(k)=T_m(k+1)-T_m(k)

最佳转矩控制规则确立：根据图3的μ-λ曲线（轮胎模型）可知

最佳附着系数位于曲线极点处，即

处

当

时，此时滑移率绝对值相对于极点处偏小，需减小驱动力矩T_m，

当

时，此时滑移率绝对值相对于极点处偏小，需增大驱动力矩T_m。

增大或减小的幅度依据ΔT_m达式而定。

特别地，由于μ-λ曲线存在两个不同极点，分别位于驱动状态（一象限）和制动状态（三象限），为了同时满足自适应转矩控制及人机工程的需求，特设定一参变量：踏板开关标志位flag_key。定义如下：

当T^*(k+1)=0时，flag_key(k+1)=1；当T^*(k+1)≠0时，flag_key(k+1)=0。

计算转矩给定参考值T^* _m(k+1)=T^*(k+1)+flag_key(k+1)·T_m(k)意义在于：当司机驾驶时，车体运行良好，没必要踩下加速或制动踏板，此时flag_key(k+1)=1，T^*(k+1)=0，T^* _m(k+1)=T^*(k+1)+flag_key·T_m(k)=T_m(k)，车体维持上一状态的转矩给定，实现自适应调节，实现车体运行的高可靠性。

当车体需要加速或者减速时，司机踩下加速或制动踏板，此时flag_key(k+1)=0，T^*(k+1)≠0，T^* _m(k+1)=T^*(k+1)+flag_key(k+1)·T_m(k)=T^*(k+1)，车体立即响应司机给定的驱动信号，以实现车体良好的操纵性。

具体操作如下：

当k·T_d时刻检测到s(k)<0时，

若此时处于制动状态（T^* _m(k+1)＜0），即μ(λ)工作在第三象限，如图3所示的μ-λ曲线，要使此时车体运行至最佳μ-λ工作点，则需增大驱动扭矩，取增量ΔT_m(k+1)=K；同理，若此时处于加速状态（T^* _m(k+1)＞0），即μ（λ）工作在第一象限，要使此时车体运行至最佳μ-λ工作点，则需减小驱动扭矩，取增量ΔT_m(k+1)=-K；

类似地，当k·T_d时刻检测到s(k)>0时，

若此时处于加速状态（T^*＞0），取ΔT_m(k+1)=K，若此时处于加速状态（T^*＞0），取ΔT_m(k+1)=-K，其中K为模糊给定量，一般取1。

当k·T_d时刻检测到s(k)=0时，取ΔT_m(k+1)=0

故对于（k+1）T_d时刻，输出的转矩给定计算值为T′(k+1)=T^* _m(k+1)+ΔT_m(k+1)

定义α为运行时加速度与最大加速度的比值：

$\mathrm{\&alpha;}=\frac{\frac{\&PartialD;v}{\&PartialD;t}}{\frac{\&PartialD;v}{\&PartialD;t}{|}_{\max }}=\frac{(F_d-f\&CenterDot;M\&CenterDot;g)/M}{(T_{\max }-r\&CenterDot;F_d)/J_{\text{w}}}$

移相即可得T_max的表达式：

$T_{\max }=F_d\&CenterDot;\left(\frac{J_w+\mathrm{\&alpha;}\&CenterDot;M\&CenterDot;r^2}{\mathrm{\&alpha;}\&CenterDot;M\&CenterDot;r}\right)$

运行时，α为设定值，一般取0.8～1之间,M为驱动轮上分摊的载荷质量，对于双驱型电动汽车，M取车总质量的一半。

T_max的意义在于，当实时检测的驱动力矩超出这个值时，轮胎就会出现滑转或者滑移。

故当k·T_d时刻计算出的转矩给定计算值T′(k+1)与时，

若T′(k+1)>|T_max(k+1)|，取T(k+1)=|T_max(k+1)|；

若T′(k+1)＜-|T_max(k+1)|，取T(k+1)=-|T_max(k+1)|；若|T′(k+1)|≤|T_max(k+1)|，取T(k+1)=T′(k+1)，T(k+1)为下一时刻（即（k+1）T_d时刻）所要施加的转矩目标值。

当实时检测的辅助防滑起动标志位sign不等于0时，即驱动力矩达到辅助防滑控制范围时，油泵开始工作，制动缸进入增压或减压状态，以确保在车体加速或制动过程中电控部分失效时，车体仍能正常运行。这里的液压防滑系统也可替换为气压防滑系统，原理不变。

应当理解的是，对本领域普通技术人员来说，可以根据上述说明加以改进或变换，而所有这些改进和变换都应属于本发明所附权利要求的保护范围。

Claims (7)

1.一种双轮驱动系统差速控制方法，其特征在于，包括以下步骤：

采集踏板输入指令，根据速度传感器反馈的转速信号计算车体前进标志位，该标志位用于标识车体是否运动；

根据踏板输入指令、标志位以及反馈的实际转矩，计算转矩给定参考值；

根据转矩给定参考值计算判断标志，该判断标识用于判断轮胎模型的滑移率曲线是否处于极点处；

根据判断标识计算转矩增量，以增加或者减小驱动扭矩，使车体始终工作在最佳滑移率范围内，最佳滑移率根据电机及控制器反馈的实际转速和转矩计算得到；

根据转矩增量计算转矩给定计算值，并根据该转矩给定计算值和驱动力矩限制，确定转矩给定目标值；其中，驱动力矩限制根据车体运行加速度和滚动摩擦系数计算获得，车体运行加速度根据电机及控制器反馈的实际转速和转矩计算得到；

将转矩给定目标值输出给电机及其控制器，以驱动相应的驱动轮。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，k·T_d时刻，k为整数，T_d为扫描周期，车体速度v(k)＝0.5·(w₁(k)+w₂(k))·r，w₁(k)和w₂(k)为两驱动电机的转速，r为车轮的轮胎半径，滑移率

(k+1)·T_d时刻，输入转矩指令T^*(k+1)＝(t₁(k+1)+flag_run(k)·t₂(k+1))·K_t，其中Kt为转矩与踏板开度间的比例系数，t₁、t₂为加速与制动踏板的模拟量输出，标志位 $\mathrm{flag}\_\mathrm{run}\left(k\right)=\left\{\begin{array}{cc}1& v\left(k\right)\&NotEqual;0\\ 0& v\left(k\right)=0\end{array}\right.;$

当T^*(k)=0时，标志位flag_key(k+1)=1，当T^*(k)≠0时，标志位flag_key(k+1)=0；

转矩给定参考值T^* _m(k+1)=T^*(k+1)+flag_key(k+1)·T_m(k)， $\mathrm{flag}\_\mathrm{key}(k+1)=\left\{\begin{array}{cc}0& T^{*}(k+1)\&NotEqual;0\\ 1& T^{*}(k+1)=0\end{array}\right.,$ T_m（k）为电机实际转矩输出值；

判断标志

s(k)＝((T_m(k)-T_m(k-1))·T_d-J_w·(w(k)+w(k-2)-2·w(k-1))·(λ(k)-λ(k-1))，其中T_d为一个扫描周期，J_w为转动惯量；

转矩给定计算值T′(k+1)=T^* _m(k+1)+ΔT_m(k+1)，ΔT_m(k+1)为驱动扭矩的增量；

驱动力矩限制 $T_{\max }(k+1)=F_d\left(k\right)\&CenterDot;\left(\frac{J_w+\mathrm{\&alpha;}\&CenterDot;M\&CenterDot;r^2}{\mathrm{\&alpha;}\&CenterDot;M\&CenterDot;r}\right),$ 纵向驱动力 $F_d=M\&CenterDot;\frac{\mathrm{dv}}{\mathrm{dt}}+f\&CenterDot;M\&CenterDot;g,$ F_d（k）为k·T_d时刻的纵向驱动力，α为设定值，在0.8～1之间,M为驱动轮上分摊的载荷质量，对于双驱型电动汽车，M取车总质量的一半，f为滚动摩擦系数。

3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，当检测到s(k)·T^* _m(k+1)<0时，取ΔT_m(k+1)=K；当检测到s(k)·T^* _m(k+1)>0时，取ΔT_m(k+1)=-K；当检测到s(k)·T^* _m(k+1)=0时，取ΔT_m(k+1)=0，其中，K为模糊给定量。

4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，若T′(k+1)>|T_max(k)|，取T(k+1)=|T_max(k+1)|；若T′(k+1)<-|T_max(k+1)|，取T(k+1)=-|T_max(k+1)|；若|T′(k+1)|≤-|T_max(k+1)|，取T(k+1)=T′(k+1)。

5.根据权利要求1-4中任一项所述的方法，其特征在于，还包括步骤：

计算(k+1)·T_d时刻的辅助防滑起动标志位sign(k+1)，当T_m(k)≤-β·|T_max(k+1)|，取sign(k+1)=-1；当|T_m(k)|≤β·|T_max(k+1)|，取sign(k+1)=0，其中β为0.8～1之间的设定值；当T_m(k)≥β·|T_max(k+1)|，取sign(k+1)=1。

6.一种双轮驱动系统差速控制系统，其特征在于，包括：

踏板指令采集模块，用于采集踏板输入指令；

输入转矩指令计算模块，用于根据踏板输入指令计算输入转矩指令；

标志位计算模块，用于根据速度传感器反馈的转速信号计算车体前进标志位，该标志位用于标识车体是否运动；

转矩给定参考值计算模块，用于根据输入转矩指令、标志位以及反馈的实际转矩，计算转矩给定参考值；

判断标志计算模块，用于根据转矩给定参考值计算判断标志，该判断标识用于判断轮胎模型的滑移率曲线是否处于极点处；

转矩增量计算模块，用于根据判断标识计算转矩增量，以增加或者减小驱动扭矩，使车体始终工作在最佳滑移率范围内，最佳滑移率根据电机及控制器反馈的实际转速和转矩计算得到；

转矩给定目标值确定模块，用于根据转矩增量计算转矩给定计算值，并根据该转矩给定计算值和驱动力矩限制，确定转矩给定目标值；其中，驱动力矩限制根据车体运行加速度和滚动摩擦系数计算获得，车体运行加速度根据电机及控制器反馈的实际转速和转矩计算得到；

转矩给定目标值输出模块，用于将转矩给定目标值输出给电机及其控制器，以驱动相应的驱动轮。

7.根据权利要求6所述的系统，其特征在于，该系统还包括：

辅助防滑起动标志位计算模块，用于计算(k+1)·T_d时刻的辅助防滑起动标志位sign(k+1)，当T_m(k)≤-β·|T_max(k+1)|，取sign(k+1)=-1；当|T_m(k)|≤β·|T_max(k+1)|，取sign(k+1)=0，其中β为0.8～1之间的设定值；当T_m(k)≥β·|T_max(k+1)|，取sign(k+1)=1。

Images