CN105291885A - 一种纯电动客车驱动控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种纯电动客车驱动控制方法，其先对客车起步的各个信号进行采集与验证，检测车轮附着系数和滑移率，采集客车方向盘的转向力矩以及转向角度，采集路况，并利用上述的各个参数信息采用PID对各个车轮进行驱动控制，该方法从多个方面考虑纯电动客车驱动的安全性能以及节能性能，能够有效的确保电动客车的安全性，通过深入研究电动客车的附着系数、轮胎侧偏刚度以及路况信息，对各个参数综合起来，实时修正各个车轮驱动力，既保证了纯电动客车行驶的平稳性，又保证了纯电动客车运行的安全性能和稳定性。

Description

一种纯电动客车驱动控制方法

技术领域

本发明涉及汽车驱动控制技术领域，具体为一种纯电动客车驱动控制方法，属于汽车驱动技术领域。

背景技术

目前，随着人们对环境的重视，环保型汽车越来越受到人们的喜爱，今年来，电动汽车的发展越来越快，各个国家可开始对电动客车进行大力支持，而对于电动客车来说，电气驱动系统是电动汽车的心脏，其核心由电动机、功率变换器和控制器构成。对电动汽车驱动电动机及控制系统的最基本要求是：起动转矩大，具有较宽的调速范围，满足起动、爬坡等要求；有较强的过载能力、快速的动态响应以及良好的起动加速性能，适应电动汽车频繁起动和功率变化大的使用要求；在整个运行区域具有高效率、高功率密度和转矩密度。目前的纯电动客车的启动转矩以及调速等已经发展的比较成熟，汽车行驶的平稳性以及功率要求也基本已经满足，动力也相当充足。但是，随着动力的强劲，客车的安全性能以及节能性能成为人们日益关注的焦点，因此，如何提高纯电动客车驱动的安全性以及节能性，对于纯电动客车的发展具有十分重要的作用与意义。

基于以上技术问题，本发明提供了一种纯电动客车驱动控制方法，该方法从多个方面考虑纯电动客车驱动的安全性能以及节能性能，能够有效的确保电动客车的安全性，通过深入研究电动客车的附着系数、轮胎侧偏刚度以及路况信息，对各个参数综合起来，实时修正各个车轮驱动力，既保证了纯电动客车行驶的平稳性，又保证了纯电动客车运行的安全性能和稳定性。

发明内容

本发明的目的是提供一种结构和使用简单、合理，成本低，性能稳定、使用寿命长的一种纯电动客车驱动控制方法。

为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：一种纯电动客车驱动控制方法，其特征在于，其包括以下步骤：

(1)、客车的主控制器对客车起步的各个信号进行采集与验证，当所有的起步信号均满足验证要求后，所述主控制器控制客车驱动器对各个车轮的驱动电机进行分配相应的所需的起步的转动力矩；

(2)客车的辅助控制平衡器采集客车各个车轮上的车轮附着系数和滑移率，并实时采集客车各个轮胎的侧偏刚度以及客车速度，并将车轮附着系数和轮胎的侧偏刚度、客车速度反馈给客车的主控制器；

(3)客车转向控制器采集客车方向盘的转向力矩以及转向角度，并将该转向力矩和转向角度反馈给所述客车的主控制器；

(4)客车前方的路况采集器采集客车前方的路况信息，客车速度控制器根据路况采集器所采集的路况信息计算出客车的最高限制时速，并将该最高限制时速反馈给客车的主控制器；

(5)客车的主控制器根据步骤(2)-(4)所反馈的各个信息参数，客车主控制器对各个车轮的驱动电机分别给与相应的驱动电流和驱动电压，采用PID对各个车轮进行驱动控制。

进一步，作为优选，所述步骤(1)中，所述起步信号包括车门已关闭信号、客车档位信号、手刹信号、制动踏板信号、加速踏板信号和客车各个油路正常信号；所述主控制器对各个车轮的驱动电机进行分配起步的转动力矩之前，客车上的车辆质量检测器和客车倾斜度检测器分别对客车的质量m和客车的倾斜度θ进行检测，客车的起步转动力矩保证不小于k*m*g*sinθ*R，其中，g为重力加速度，k为大于0且小于1的系数，R为轮胎直径。

进一步，作为优选，所述步骤(2)中，滑移率采用公式来计算，其中，Vx为客车车轮的速度，w为驱动车轮的转速，r为驱动车轮的半径。

进一步，作为优选，所述步骤(2)中，轮胎的侧偏刚度按照如下式计算得到：

C＝D*(F_X*a*cosα+F_X*a*sinα+F_y*b*cosβ+F_y*b*sinβ)，其中，Fx为轮胎所受到的纵向力，Fy为轮胎所受到的侧向力，a为客车的重心至前轴的距离，b为客车的重心至后轴的距离，α为客车重心处侧偏角，β为客车的轮胎轴线与客车车轴的夹角。

进一步，作为优选，所述步骤(5)中，对于反馈的附着系数和滑移率，首先将该附着系数与存储在客车主控器内部的与该路况相符合的附着系数-滑移率曲线进行比较，当轮胎处于附着系数-滑移率曲线的稳定附着区域时，且附着系数远小于当前路面的峰值附着系数时，所述主控制器不考虑路面附着系数的大小，只有在轮胎的附着系数接近于附着系数-滑移率曲线的峰值时，所述主控制器才对该附着系数进行考虑，并快速控制各个车轮的电机，防止车轮滑转和车辆失稳，其中，存储在客车主控器内部的附着系数-滑移率曲线至少包括干燥沥青路面的附着系数-滑移率曲线、干燥水泥路面的附着系数-滑移率曲线、潮湿沥青路面的附着系数-滑移率曲线、潮湿水泥路面的附着系数-滑移率曲线以及弯道路面的附着系数-滑移率曲线。

进一步，作为优选，所述步骤(4)中，客车速度控制器还与导航系统连接，所述客车速度控制器能够读取导航系统中的车辆所在道路的限速值，所述速度控制器会实时将该限速值反馈给客车的主控制器，客车的主控制器将客车的驾驶模式切换到安全模式，在该安全模式下，如果客车的速度超过该道路的限速值，则客车会发出警报，并在10s时间后，主控制器会自动发出命令，使得加速踏板暂时失效，由主控制器控制各个车轮的驱动电流和驱动电压，且该驱动电流和驱动电压均小于之前的驱动电流和驱动电压，只有当客车速度低于该限速值时，主控制器才发出命令，启用加速踏板的加速功能。

进一步，作为优选，所述步骤(5)中，，客车主控制器对各个车轮的驱动力

为： $F=(G*f*\frac{C}{C_0}*cos\mathrm{\ϵ}+\frac{V_0-V}{V_0}*G*0.5)+\frac{M*k}{R},$ 其中，G为客车质量，f为车轮胎与地面的摩擦系数，C为汽车轮胎的侧偏刚度，Vo为客车所在道路的最高限速，V为此刻客车的瞬时速度，M为客车的轮胎转向力矩，k为转向力矩的转向系数，且k为大于0小于1的数值，R为车轮轮胎的直径。

本发明的有益效果在于：

本发明提供的一种纯电动客车驱动控制方法，该方法从多个方面考虑纯电动客车驱动的安全性能以及节能性能，能够有效的确保电动客车的安全性，通过深入研究电动客车的附着系数、轮胎侧偏刚度以及路况信息，对各个参数综合起来，实时修正各个车轮驱动力，既保证了纯电动客车行驶的平稳性，又保证了纯电动客车运行的安全性能和稳定性。

附图说明

图1是本发明的一种纯电动客车驱动控制方法的结构示意图；

具体实施方式

以下结合附图来对本发明进行详细的描绘。然而应当理解，附图的提供仅为了更好地理解本发明，它们不应该理解成对本发明的限制。

如图1所示，本发明提供一种纯电动客车驱动控制方法，其包括以下步骤：

(1)、客车的主控制器对客车起步的各个信号进行采集与验证，当所有的起步信号均满足验证要求后，所述主控制器控制客车驱动器对各个车轮的驱动电机进行分配相应的所需的起步的转动力矩；

(2)客车的辅助控制平衡器采集客车各个车轮上的车轮附着系数和滑移率，并实时采集客车各个轮胎的侧偏刚度以及客车速度，并将车轮附着系数和轮胎的侧偏刚度、客车速度反馈给客车的主控制器；

(3)客车转向控制器采集客车方向盘的转向力矩以及转向角度，并将该转向力矩和转向角度反馈给所述客车的主控制器；

(4)客车前方的路况采集器采集客车前方的路况信息，客车速度控制器根据路况采集器所采集的路况信息计算出客车的最高限制时速，并将该最高限制时速反馈给客车的主控制器；

(5)客车的主控制器根据步骤(2)-(4)所反馈的各个信息参数，客车主控制器对各个车轮的驱动电机分别给与相应的驱动电流和驱动电压，采用PID对各个车轮进行驱动控制。

在本实施例中，所述步骤(1)中，所述起步信号包括车门已关闭信号、客车档位信号、手刹信号、制动踏板信号、加速踏板信号和客车各个油路正常信号；所述主控制器对各个车轮的驱动电机进行分配起步的转动力矩之前，客车上的车辆质量检测器和客车倾斜度检测器分别对客车的质量m和客车的倾斜度θ进行检测，客车的起步转动力矩保证不小于k*m*g*sinθ*R，其中，g为重力加速度，k为大于0且小于1的系数，R为轮胎直径。

所述步骤(2)中，滑移率采用公式来计算，其中，Vx为客车车轮的速度，w为驱动车轮的转速，r为驱动车轮的半径。所述步骤(2)中，轮胎的侧偏刚度按照如下式计算得到：

C＝D*(F_X*a*cosα+F_X*a*sinα+F_y*b*cosβ+F_y*b*sinβ)，其中，Fx为轮胎所受到的纵向力，Fy为轮胎所受到的侧向力，a为客车的重心至前轴的距离，b为客车的重心至后轴的距离，α为客车重心处侧偏角，β为客车的轮胎轴线与客车车轴的夹角。所述步骤(5)中，对于反馈的附着系数和滑移率，首先将该附着系数与存储在客车主控器内部的与该路况相符合的附着系数-滑移率曲线进行比较，当轮胎处于附着系数-滑移率曲线的稳定附着区域时，且附着系数远小于当前路面的峰值附着系数时，所述主控制器不考虑路面附着系数的大小，只有在轮胎的附着系数接近于附着系数-滑移率曲线的峰值时，所述主控制器才对该附着系数进行考虑，并快速控制各个车轮的电机，防止车轮滑转和车辆失稳，其中，存储在客车主控器内部的附着系数-滑移率曲线至少包括干燥沥青路面的附着系数-滑移率曲线、干燥水泥路面的附着系数-滑移率曲线、潮湿沥青路面的附着系数-滑移率曲线、潮湿水泥路面的附着系数-滑移率曲线以及弯道路面的附着系数-滑移率曲线。所述步骤(4)中，客车速度控制器还与导航系统连接，所述客车速度控制器能够读取导航系统中的车辆所在道路的限速值，所述速度控制器会实时将该限速值反馈给客车的主控制器，客车的主控制器将客车的驾驶模式切换到安全模式，在该安全模式下，如果客车的速度超过该道路的限速值，则客车会发出警报，并在10s时间后，主控制器会自动发出命令，使得加速踏板暂时失效，由主控制器控制各个车轮的驱动电流和驱动电压，且该驱动电流和驱动电压均小于之前的驱动电流和驱动电压，只有当客车速度低于该限速值时，主控制器才发出命令，启用加速踏板的加速功能。所述步骤(5)中，，客车主控制器对各个车轮的驱动力

为： $F=(G*f*\frac{C}{C_0}*cos\mathrm{\ϵ}+\frac{V_0-V}{V_0}*G*0.5)+\frac{M*k}{R},$ 其中，G为客车质量，f为车轮胎与地面的摩擦系数，C为汽车轮胎的侧偏刚度，Vo为客车所在道路的最高限速，V为此刻客车的瞬时速度，M为客车的轮胎转向力矩，k为转向力矩的转向系数，且k为大于0小于1的数值，R为车轮轮胎的直径。

本发明从多个方面考虑纯电动客车驱动的安全性能以及节能性能，能够有效的确保电动客车的安全性，通过深入研究电动客车的附着系数、轮胎侧偏刚度以及路况信息，对各个参数综合起来，实时修正各个车轮驱动力，既保证了纯电动客车行驶的平稳性，又保证了纯电动客车运行的安全性能和稳定性。

以上实施方式仅用于说明本发明，而并非对本发明的限制，有关技术领域的普通技术人员，在不脱离本发明的精神和范围的情况下，还可以做出各种变化和变型，因此所有等同的技术方案也属于本发明的范畴，本发明的专利保护范围应由权利要求限定。

Claims (7)

1.一种纯电动客车驱动控制方法，其特征在于，其包括以下步骤：

(1)、客车的主控制器对客车起步的各个信号进行采集与验证，当所有的起步信号均满足验证要求后，所述主控制器控制客车驱动器对各个车轮的驱动电机进行分配相应的所需的起步的转动力矩；

(2)客车的辅助控制平衡器采集客车各个车轮上的车轮附着系数和滑移率，并实时采集客车各个轮胎的侧偏刚度以及客车速度，并将车轮附着系数和轮胎的侧偏刚度、客车速度反馈给客车的主控制器；

(3)客车转向控制器采集客车方向盘的转向力矩以及转向角度，并将该转向力矩和转向角度反馈给所述客车的主控制器；

(4)客车前方的路况采集器采集客车前方的路况信息，客车速度控制器根据路况采集器所采集的路况信息计算出客车的最高限制时速，并将该最高限制时速反馈给客车的主控制器；

(5)客车的主控制器根据步骤(2)-(4)所反馈的各个信息参数，客车主控制器对各个车轮的驱动电机分别给与相应的驱动电流和驱动电压，采用PID对各个车轮进行驱动控制。

2.根据权利要求1所述的一种纯电动客车驱动控制方法，其特征在于，所述步骤(1)中，所述起步信号包括车门已关闭信号、客车档位信号、手刹信号、制动踏板信号、加速踏板信号和客车各个油路正常信号；所述主控制器对各个车轮的驱动电机进行分配起步的转动力矩之前，客车上的车辆质量检测器和客车倾斜度检测器分别对客车的质量m和客车的倾斜度θ进行检测，客车的起步转动力矩保证不小于k*m*g*sinθ*R，其中，g为重力加速度，k为大于0且小于1的系数，R为轮胎直径。

3.根据权利要求2所述的一种纯电动客车驱动控制方法，其特征在于，所述步骤(2)中，滑移率采用公式来计算，其中，Vx为客车车轮的速度，w为驱动车轮的转速，r为驱动车轮的半径。

4.根据权利要求1所述的一种纯电动客车驱动控制方法，其特征在于，所述步骤(2)中，轮胎的侧偏刚度按照如下式计算得到：

C＝D*(F_X*a*cosα+F_X*a*sinα+F_y*b*cosβ+F_y*b*sinβ)，其中，Fx为轮胎所受到的纵向力，Fy为轮胎所受到的侧向力，a为客车的重心至前轴的距离，b为客车的重心至后轴的距离，α为客车重心处侧偏角，β为客车的轮胎轴线与客车车轴的夹角。

5.根据权利要求3所述的一种纯电动客车驱动控制方法，其特征在于，所述步骤(5)中，对于反馈的附着系数和滑移率，首先将该附着系数与存储在客车主控器内部的与该路况相符合的附着系数-滑移率曲线进行比较，当轮胎处于附着系数-滑移率曲线的稳定附着区域时，且附着系数远小于当前路面的峰值附着系数时，所述主控制器不考虑路面附着系数的大小，只有在轮胎的附着系数接近于附着系数-滑移率曲线的峰值时，所述主控制器才对该附着系数进行考虑，并快速控制各个车轮的电机，防止车轮滑转和车辆失稳，其中，存储在客车主控器内部的附着系数-滑移率曲线至少包括干燥沥青路面的附着系数-滑移率曲线、干燥水泥路面的附着系数-滑移率曲线、潮湿沥青路面的附着系数-滑移率曲线、潮湿水泥路面的附着系数-滑移率曲线以及弯道路面的附着系数-滑移率曲线。

6.根据权利要求5所述的一种纯电动客车驱动控制方法，其特征在于，所述步骤(4)中，客车速度控制器还与导航系统连接，所述客车速度控制器能够读取导航系统中的车辆所在道路的限速值，所述速度控制器会实时将该限速值反馈给客车的主控制器，客车的主控制器将客车的驾驶模式切换到安全模式，在该安全模式下，如果客车的速度超过该道路的限速值，则客车会发出警报，并在10s时间后，主控制器会自动发出命令，使得加速踏板暂时失效，由主控制器控制各个车轮的驱动电流和驱动电压，且该驱动电流和驱动电压均小于之前的驱动电流和驱动电压，只有当客车速度低于该限速值时，主控制器才发出命令，启用加速踏板的加速功能。

7.根据权利要求6所述的一种纯电动客车驱动控制方法，其特征在于，所述步骤(5)中，，客车主控制器对各个车轮的驱动力

为： $F=(G*f*\frac{C}{C_0}*cos\mathrm{\ϵ}+\frac{V_0-V}{V_0}*G*0.5)+\frac{M*k}{R},$ 其中，G为客车质量，f为车轮胎与地面的摩擦系数，C为汽车轮胎的侧偏刚度，Vo为客车所在道路的最高限速，V为此刻客车的瞬时速度，M为客车的轮胎转向力矩，k为转向力矩的转向系数，且k为大于0小于1的数值，R为车轮轮胎的直径。