CN106696760B - 一种轮毂电机驱动车辆的动力分配方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种轮毂电机驱动车辆的动力分配方法，根据车轮旋转动力学模型，采用滑模控制理论跟踪控制分配中得到的纵向力和侧向力，得到各电动轮的输出转矩与各车轮的转角，对滑移率和侧偏角进行控制，实现了对车辆的驱动、制动和转向子系统进行集成控制，避免功能重叠和结构干涉，还实现了进行车辆操纵稳定性和节能的多目标优化控制。

Description

一种轮毂电机驱动车辆的动力分配方法

技术领域

本发明属于电动车辆动力学控制领域，涉及一种轮毂电机驱动车辆的动力分配方法，尤其是各轮胎纵向力与侧向力的优化分配方法。

背景技术

轮毂电机驱动车辆是目前电动汽车领域中的研究热点之一。在轮毂电机驱动系统中各车轮均可独立驱动、制动和转向，因而需要采用合理的控制方法，才能真正地发挥轮毂电机驱动车辆的性能优势。目前车辆动力学控制子系统通常是单独开发的，当多种控制子系统共存时，系统间会存在功能重叠/冲突和结构干涉。针对轮毂电机驱动车辆系统的动力学控制研究大多只是针对车辆的纵向力(驱动、制动)进行控制，而对与车辆纵向、侧向、横摆运动紧密相关的驱动、制动、转向系统的集成控制研究甚少。轮毂电机驱动车辆的转矩优化分配大多只考虑了车辆操稳性的控制目标，没有考虑电机效率Map图的分布。在一般的节能优化控制系统中，目标函数通常包含轮毂电机效率函数，且采用数据拟合方法把电机效率Map图拟合成转矩和/或转速的函数。但上述方法具有一定的局限性，譬如：电机效率Map图杂乱无章，拟合精度难以保证；电机不同，效率Map图也会不同，因而拟合的复杂效率函数不具有普遍适用性。另外，被控变量包含与电机工作转矩密切相关的轮胎纵向力，因而也不能采用查表法获得电机效率值。

针对上述现有技术中存在的问题，亟需一种有效的对轮毂电机驱动车辆的动力学分配方法，一方面对车辆的驱动、制动和转向子系统进行集成控制，避免功能重叠和结构干涉，另一方面进行车辆操纵稳定性和节能的多目标优化控制。

发明内容

本发明提供了一种轮毂电机驱动车辆的动力分配方法，具体包括以下步骤：

1).根据驾驶员输入的方向盘转角、加速/制动踏板信号指令，解析出车辆参考状态值，并完成驱动模式选择；

2).通过比较车辆实际状态值和参考状态值，采用非线性滑模控制得到保证车辆跟踪参考状态值的广义控制力和力矩；

3).基于所选择的驱动模式、路面附着条件和执行机构约束，把车辆需求的广义控制力/力矩优化的分配到每个车轮，并跟踪车辆参考状态值；

4).根据车轮旋转动力学模型，采用滑模控制理论跟踪控制分配中得到的轮胎纵向力和侧向力，得到各电动轮的输出转矩与各车轮的转角，以控制理想滑移率和侧偏角；

5).检测车辆的实际状态值并返回所述步骤2)重复执行所述方法。

优选的，步骤2)中所述的广义控制力和力矩包括车辆平面运动中需求的广义纵向力、侧向力以及横摆力矩。对于纵向车速、侧向车速和横摆角速度，滑模面选择为：

其中，车辆实际状态值x＝[x₁ x₂ x₃]^T＝[v_x v_y r]^T；车辆运动参考状态值s₁、s₂和s₃分别是车辆纵向车速、侧向车速和横摆角速度的滑模面，为了提高滑模动态品质，则滑模面及其导数必须满足李雅普诺夫不等式到达条件，通过滑模控制得到整车需求的广义控制力和力矩V＝[X_d,Y_d,M_zd]^T，λ₃是权重系数。

优选的，步骤3)中所述的执行机构约束包括轮胎非线性饱和特性、轮毂电机外特性以及各车轮转向机构的约束限制条件。

优选的，驱动模式选择是通过比较驾驶员需求的等效路面附着系数、电机等效附着系数和路面附着系数，给各轮毂电机赋权值，进而得到参与工作的轮毂电机数量以及在车辆中的位置。优先选择电机性能良好且路面附着系数较大的轮毂电机参与工作。选择车辆的驱动模式时，首先确定各轮毂电机-减速器驱动子系统的使用优先权值γ_ij，即：γ_ij＝γ_a+γ_μij，其中，γ_a是轴权值，γ_μij是等价附着系数权值，确定驱动形式8×k_n的函数可表示为：

其中，表示前k_n个车轮的最大等效附着系数之和，表示前k_n个车轮的最优等价附着系数之和，表示车辆所需纵向力的等价附着系数。

优选的，所述的把车辆需求的广义控制力/力矩优化的分配到每个车轮，是通过一个二次规划的加权最小二乘法在一定的约束条件内被求解轮胎纵向力和侧向力，分配模型为：

其中，u＝[F_x11 F_x12 F_x21 F_x22 F_x31 F_x32 F_x41 F_x42 F_y11 F_y12 F_y21 F_y22 F_y31 F_y32 F_y41F_y42]^T是控制分配系统中的实际控制向量，由各轮胎纵向力F_xij和侧向力F_yij组成，ij表示各车轮在车辆中的位置序号：i∈[1 2 3 4]表示车辆的第i轴；j∈[1 2]，其中j＝1表示车辆左侧，j＝2表示车辆右侧；和u分别是各轮胎纵向力和侧向力的上、下限；V_d＝[X_d,Y_d,M_zd]^T是控制分配中虚拟控制变量，即车辆需求的广义控制力/力矩；B是控制有效矩阵；W_v是虚拟控制变量V_d的权重矩阵；u_p是实际控制变量u的优化值；W_u是不同执行机构优先权的正定权值矩阵；表示L₂范数；权值参数γ小于0.0001，以强调跟踪控制误差最小化的重要性。基于二次规划的控制分配方法，其首要控制目标是使得加权控制分配误差||W_v(B U-V)||最小化，在过驱动机械系统中，dim(u)＞dim(V)，因此Bu＝V_d的解是不唯一的。次要控制目标是使功率损耗最小化，即实际控制输入趋近于当前转速下效率最高点转矩所能产生的轮胎纵向力，使得轮毂电机系统工作在高效区，提高整个驱动系统的效率，以达到节能的目的。

轮毂电机驱动车辆为8×8驱动车辆，控制分配中控制有效矩阵为：

B＝[B₁ B₂ B₃]^T

其中，

B₁＝[cosδ₁₁,cosδ₁₂,cosδ₂₁,cosδ₂₂,cosδ₃₁,cosδ₃₂,cosδ₄₁,cosδ₄₂,

-sinδ₁₁,-sinδ₁₂,-sinδ₂₁,-sinδ₂₂,-sinδ₃₁,-sinδ₃₂,-sinδ₄₁,-sinδ₄₂]

B₂＝[sinδ₁₁,sinδ₁₂,sinδ₂₁,sinδ₂₂,sinδ₃₁,sinδ₃₂,sinδ₄₁,sinδ₄₂,

cosδ₁₁,cosδ₁₂,cosδ₂₁,cosδ₂₂,cosδ₃₁,cosδ₃₂,cosδ₄₁,cosδ₄₂]

B₃＝[-d₁cosδ₁₁+l₁sinδ₁₁,d₁cosδ₁₂+l₁sinδ₁₂,-d₂cosδ₂₁+l₂sinδ₂₁,d₂cosδ₂₂+l₂sinδ₂₁,

-d₃cosδ₃₁-l₃sinδ₃₁,d₃cosδ₃₂-l₃sinδ₃₂,-d₄cosδ₄₁-l₄sinδ₄₁,d₄cosδ₄₂-l₄sinδ₄₂,

d₁sinδ₁₁+l₁cosδ₁₁,-d₁sinδ₁₂+l₁cosδ₁₂,d₂sinδ₂₁+l₂cosδ₂₂,-d₂sinδ₂₂+l₂cosδ₂₂,

d₃sinδ₃₁-l₃cosδ₃₁,-d₃sinδ₃₂-l₃cosδ₃₂,d₄sinδ₄₁-l₄cosδ₄₁,-d₄sinδ₄₂-l₄cosδ₄₂]

式中，δ_ij表示序号为ij车轮的转角，l_i表示第i轴至质心的距离，d_i表示第i轴左右侧轮距的一半。

由于轮胎非线性饱和特性、路面附着条件、轮毂电机/制动其/转向系统的输出特性等，优选的轮胎纵向力的约束条件为：

其中，

F_xij≤μ_xpijF_zij＝C_xijμ_ijF_zij

式中，μ_xpij＝C_xijμ_ij是纯滚动工况下，轮胎峰值纵向力附着系数；C_xij是纯滚动工况下，轮胎峰值纵向力附着系数与该轮胎路面附着系数的比值；μ_ij是ij车轮的路面附着系数；T_wijmax和T_wijmin是车轮输出转矩的最大、最小值，当轮胎处于驱动工况时，T_wijmax是轮毂电机作为电动机在当前转速下的驱动峰值转矩，当轮胎处于制动工况时，T_wijmin是由轮毂电机(发电机状态)输出的制动峰值转矩与液压制动力矩之和。和分别是车轮输出转矩增大和下降的变化速率，当轮胎处于驱动工况时，二者取决于轮毂电机的动态响应特性，当轮胎处于制动工况时，二者取决于轮毂电机和或液压制动缸的动态响应特性，并且在在不同转速、温度等工作条件下，转矩变化速率是不一样的。ΔT是系统采样时间步长。F_zij是各轮胎垂直动载荷，f_r是车轮滚动阻力系数；R_eff轮胎有效滚动半径。轮胎侧向力的约束条件为：

其中，

F_yij≤μ_ypijF_zij＝C_yijμ_ijF_zij

式中，μ_ypij＝C_yijμ_ij是纯侧偏工况下，轮胎峰值侧向力附着系数；δ_Dij是驾驶员转向角；δ_aijmax、δ_aijmin分别是标号为ij轮胎的主动转向角幅值的上、下限值；分别是标号为ij轮胎的主动转向角变化速率的上、下限值。σ_ij是各车轮在车辆底盘坐标系纵轴x_u与车轮轮心合速度矢量之间的夹角。C_α是轮胎模型获得轮胎实时侧偏刚度。

本发明还提供一种执行上述轮毂电机驱动车辆的动力学分配方法的车辆动力分配控制系统，包括：

指令获取模块，用于获得驾驶员输入的指令；

参考状态生成器，用于基于指令获取模块的输出结果，基于驾驶员的输入的方向盘转角、加速/制动踏板信号指令，解析出车辆参考状态值；

驱动模式选择模块，用于基于指令获取模块的输出结果，通过比较驾驶员需求的等效路面附着系数、电机等效附着系数和路面附着系数，得到参与工作的轮毂电机数量以及在车辆中的位置；

高层车辆运动控制模块，用于基于参考状态生成器的输出结果，比较车辆实际状态值和参考状态值，采用非线性滑模控制得到保证车辆跟踪参考状态值的广义控制力和力矩；

轮胎力优化分配模块，用于基于所述驱动模式选择模块和所述高层车辆运动控制模块分别输出的驱动模式、路面附着条件和执行机构约束，把车辆需求的广义控制力/力矩优化的分配到每个车轮，并跟踪车辆参考状态值；

低层滑移率和侧偏角控制器,用于基于轮胎力优化分配模块的输出结果，根据所述轮胎力优化分配模块的输入，根据车轮旋转动力学模型，采用滑模控制理论跟踪控制分配中得到的纵向力和侧向力，得到各电动轮的输出转矩与各车轮的转角，对滑移率和侧偏角进行控制；

车辆状态监测反馈模块，用于检测车辆的实际状态值并反馈给高层车辆运动控制模块重复执行动力分配控制。

本发明提供的方法和系统，具有既对车辆的驱动、制动和转向子系统进行集成控制，避免功能重叠和结构干涉，同时实现车辆操纵稳定性和节能的多目标优化控制的有益效果。

附图说明

图1是本发明的动力学分配方法流程和控制系统示意图

图2是本发明的车辆各轮的力学实体图

具体实施方式

本发明提供了一种轮毂电机驱动车辆的动力学分配方法，如附图1所示，具体包括以下步骤：

1).根据驾驶员的输入的方向盘转角、加速/制动踏板信号指令，解析出车辆参考状态值，并完成驱动模式选择；

2).通过比较车辆实际状态值和参考状态值，采用非线性滑模控制得到保证车辆跟踪参考状态值的广义控制力和力矩；

3).基于所选择的驱动模式、路面附着条件和执行机构约束，把车辆需求的广义控制力/力矩优化的分配到每个车轮，并跟踪车辆参考状态值；

4).根据车轮旋转动力学模型，采用滑模控制理论跟踪控制分配中得到的纵向力和侧向力，得到各电动轮的输出转矩与各车轮的转角，对滑移率和侧偏角进行控制；

5).检测车辆的实际状态值并返回所述步骤2)重复执行所述方法。

附图2示出了车辆各轮的力学实体图。在本发明的一个优选实施例中，步骤2)中所述的广义控制力和力矩包括车辆平面运动中需求的广义纵向力、侧向力以及横摆力矩。对于纵向车速、侧向车速和横摆角速度，滑模面选择为：

其中，车辆实际状态值x＝[x₁ x₂ x₃]^T＝[v_x v_y r]^T；车辆运动参考状态值s₁、s₂和s₃分别是车辆纵向车速、侧向车速和横摆角速度的滑模面，滑模面及其导数满足李雅普诺夫不等式到达条件，通过滑模控制得到整车需求的广义控制力和力矩V＝[X_d,Y_d,M_zd]^T。

在本发明的一个优选实施例中，步骤3)中所述的执行机构约束包括轮胎非线性饱和特性、轮毂电机外特性以及各车轮转向机构的约束限制条件。

在本发明的一个优选实施例中，选择车辆的驱动模式时，首先确定各轮毂电机-减速器驱动子系统的使用优先权值γ_ij，即：γ_ij＝γ_a+γ_μij，其中，γ_a是轴权值，γ_μij是等价附着系数权值，确定驱动形式8×k_n的函数可表示为：

其中，表示前k_n个车轮的最大等效附着系数之和，表示前k_n个车轮的最优等价附着系数之和，表示车辆所需纵向力的等价附着系数。

在本发明的一个优选实施例中，所述的把车辆需求的广义控制力/力矩优化的分配到每个车轮，是通过一个二次规划的加权最小二乘法在一定的约束条件内被求解轮胎纵向力和侧向力，分配模型为：

其中，u＝[F_x11 F_x12 F_x21 F_x22 F_x31 F_x32 F_x41 F_x42 F_y11 F_y12 F_y21 F_y22 F_y31 F_y32 F_y41F_y42]^T是控制分配系统中的实际控制向量，由各轮胎纵向力F_xij和侧向力F_yij组成，ij表示各车轮在车辆中的位置序号：i∈[1 2 3 4]表示车辆的第i轴；j∈[1 2]，其中j＝1表示车辆左侧，j＝2表示车辆右侧；和u分别是各轮胎纵向力和侧向力的上、下限；V_d＝[X_d,Y_d,M_zd]^T是控制分配中虚拟控制变量，即车辆需求的广义控制力/力矩；B是控制有效矩阵；W_v是虚拟控制变量V_d的权重矩阵；u_p是实际控制变量u的某优化值；W_u是不同执行机构优先权的正定权值矩阵；表示L₂范数；权值参数γ小于0.0001。

在本发明的一个优选实施例中，轮毂电机驱动车辆为8×8驱动车辆，控制分配中控制有效矩阵为：B＝[B₁ B₂ B₃]^T

其中，

B₁＝[cosδ₁₁,cosδ₁₂,cosδ₂₁,cosδ₂₂,cosδ₃₁,cosδ₃₂,cosδ₄₁,cosδ₄₂,

-sinδ₁₁,-sinδ₁₂,-sinδ₂₁,-sinδ₂₂,-sinδ₃₁,-sinδ₃₂,-sinδ₄₁,-sinδ₄₂]

B₂＝[sinδ₁₁,sinδ₁₂,sinδ₂₁,sinδ₂₂,sinδ₃₁,sinδ₃₂,sinδ₄₁,sinδ₄₂,

cosδ₁₁,cosδ₁₂,cosδ₂₁,cosδ₂₂,cosδ₃₁,cosδ₃₂,cosδ₄₁,cosδ₄₂]

B₃＝[-d₁cosδ₁₁+l₁sinδ₁₁,d₁cosδ₁₂+l₁sinδ₁₂,-d₂cosδ₂₁+l₂sinδ₂₁,d₂cosδ₂₂+l₂sinδ₂₁,

-d₃cosδ₃₁-l₃sinδ₃₁,d₃cosδ₃₂-l₃sinδ₃₂,-d₄cosδ₄₁-l₄sinδ₄₁,d₄cosδ₄₂-l₄sinδ₄₂,

d₁sinδ₁₁+l₁cosδ₁₁,-d₁sinδ₁₂+l₁cosδ₁₂,d₂sinδ₂₁+l₂cosδ₂₂,-d₂sinδ₂₂+l₂cosδ₂₂,

d₃sinδ₃₁-l₃cosδ₃₁,-d₃sinδ₃₂-l₃cosδ₃₂,d₄sinδ₄₁-l₄cosδ₄₁,-d₄sinδ₄₂-l₄cosδ₄₂]

式中，δ_ij表示序号为ij车轮的转角，l_i表示第i轴至质心的距离，d_i表示第i轴左右侧轮距的一半。

在本发明的一个优选实施例中，由于轮胎非线性饱和特性、路面附着条件、轮毂电机/制动其/转向系统的输出特性等，优选的轮胎纵向力的约束条件为：

其中，

F_xij≤μ_xpijF_zij＝C_xijμ_ijF_zij

式中，μ_xpij＝C_xijμ_ij是纯滚动工况下，轮胎峰值纵向力附着系数；T_wijmax和T_wijmin是车轮输出转矩的最大、最小值，当轮胎处于驱动工况时，T_wijmax是轮毂电机作为电动机在当前转速下的驱动峰值转矩，当轮胎处于制动工况时，T_wijmin是由轮毂电机(发电机状态)输出的制动峰值转矩与液压制动力矩之和。和分别是车轮输出转矩增大和下降的变化速率，当轮胎处于驱动工况时，二者取决于轮毂电机的动态响应特性，当轮胎处于制动工况时，二者取决于轮毂电机和或液压制动缸的动态响应特性，并且在在不同转速、温度等工作条件下，转矩变化速率是不一样的。ΔT是系统采样时间步长。F_zij是各轮胎垂直动载荷，f_r是车轮滚动阻力系数；R_eff轮胎有效滚动半径。轮胎侧向力的约束条件为：其中，

F_yij≤μ_ypijF_zij＝C_yijμ_ijF_zij

式中，μ_ypij＝C_yijμ_ij是纯侧偏工况下，轮胎峰值侧向力附着系数；δ_Dij是驾驶员转向角；δ_aijmax、δ_aijmin分别是标号为ij轮胎的主动转向角幅值的上、下限值；分别是标号为ij轮胎的主动转向角变化速率的上、下限值。σ_ij是各车轮在车辆底盘坐标系纵轴x_u与车轮轮心合速度矢量之间的夹角。C_α是轮胎模型获得轮胎实时侧偏刚度。

本发明还提供一种执行上述轮毂电机驱动车辆的动力学分配方法的车辆动力分配控制系统，包括：

指令获取模块，用于获得驾驶员输入的指令；

参考状态生成器，用于基于指令获取模块的输出结果，基于根据驾驶员的输入的方向盘转角、加速/制动踏板信号指令，解析出车辆参考状态值；

驱动模式选择模块，用于基于指令获取模块的输出结果，通过比较驾驶员需求的等效路面附着系数、电机等效附着系数和路面附着系数，得到参与工作的轮毂电机数量以及在车辆中的位置；

高层车辆运动控制模块，用于基于参考状态生成器的输出结果，比较车辆实际状态值和参考状态值，采用非线性滑模控制得到保证车辆跟踪参考状态值的广义控制力和力矩；

轮胎力优化分配模块，用于基于所述驱动模式选择模块和所述高层车辆运动控制模块分别输出的驱动模式、路面附着条件和执行机构约束，把车辆需求的广义控制力/力矩优化的分配到每个车轮，并跟踪车辆参考状态值；

低层滑移率和侧偏角控制器,用于基于轮胎力优化分配模块的输出结果，根据所述轮胎力优化分配模块的输入，根据车轮旋转动力学模型，采用滑模控制理论跟踪控制分配中得到的纵向力和侧向力，得到各电动轮的输出转矩与各车轮的转角，对滑移率和侧偏角进行控制；

车辆状态监测反馈模块，用于检测车辆的实际状态值并反馈给高层车辆运动控制模块重复执行动力分配控制。

Claims (6)

1.一种轮毂电机驱动车辆的动力学分配方法，其特征在于：具体包括以下步骤：

1).根据驾驶员的输入的方向盘转角、加速/制动踏板信号指令，解析出车辆参考状态值，并完成驱动模式选择；

2).通过比较车辆实际状态值和参考状态值，采用非线性滑模控制得到保证车辆跟踪参考状态值的广义控制力和力矩；

3).基于所选择的驱动模式、路面附着条件和执行机构约束，把车辆需求的广义控制力/力矩优化的分配到每个车轮，并跟踪车辆参考状态值；

4).根据车轮旋转动力学模型，采用滑模控制理论跟踪控制分配中得到的纵向力和侧向力，得到各电动轮的输出转矩与各车轮的转角，对滑移率和侧偏角进行控制；

5).检测车辆的实际状态值并返回所述步骤2)重复执行所述方法；

其中步骤2)中所述的广义控制力和力矩包括车辆平面运动中需求的广义纵向力、侧向力以及横摆力矩；对于纵向车速、侧向车速和横摆角速度，滑模面选择为：

其中，车辆实际状态值x＝[x₁ x₂ x₃]^T＝[v_x v_y r]^T；车辆运动参考状态值s₁、s₂和s₃分别是车辆纵向车速、侧向车速和横摆角速度的滑模面，滑模面及其导数满足李雅普诺夫不等式到达条件，通过滑模控制得到整车需求的广义控制力和力矩V＝[X_d,Y_d,M_zd]^T；λ₃是权重系数。

2.如权利要求1所述的方法，其特征在于：步骤3)中所述的执行机构约束包括轮胎非线性饱和特性、轮毂电机外特性以及各车轮转向机构的约束限制条件；

选择车辆的驱动模式时，首先确定各轮毂电机-减速器驱动子系统的使用优先权值γ_ij，即：γ_ij＝γ_a+γ_μij，其中，γ_a是轴权值，γ_μij是等价附着系数权值，确定驱动形式8×k_n的函数可表示为：

其中，表示前k_n个车轮的最大等效附着系数之和，表示前k_n个车轮的最优等价附着系数之和，表示车辆所需纵向力的等价附着系数。

3.如权利要求1所述的方法，其特征在于：所述的把车辆需求的广义控制力/力矩优化的分配到每个车轮，是通过一个二次规划的加权最小二乘法在一定的约束条件内被求解轮胎纵向力和侧向力，分配模型为：

其中，u＝[F_x11 F_x12 F_x21 F_x22 F_x31 F_x32 F_x41 F_x42 F_y11 F_y12 F_y21 F_y22 F_y31 F_y32 F_y41 F_y42]^T是控制分配系统中的实际控制向量，由各轮胎纵向力F_xij和侧向力F_yij组成；ij表示各车轮在车辆中的位置序号：i∈[1 2 3 4]表示车辆的第i轴；j∈[1 2]，其中j＝1表示车辆左侧，j＝2表示车辆右侧；和u分别是各轮胎纵向力和侧向力的上、下限；V_d＝[X_d,Y_d,M_zd]^T是控制分配中虚拟控制变量，即车辆需求的广义控制力/力矩；B是控制有效矩阵；W_v是虚拟控制变量V_d的权重矩阵；u_p是实际控制变量u的某优化值；W_u是不同执行机构优先权的正定权值矩阵；表示L₂范数；权值参数γ小于0.0001。

4.如权利要求1所述的方法，其特征在于：轮毂电机驱动车辆为8×8驱动车辆，控制分配中控制有效矩阵为：B＝[B₁ B₂ B₃]^T

其中，

B₁＝[cosδ₁₁,cosδ₁₂,cosδ₂₁,cosδ₂₂,cosδ₃₁,cosδ₃₂,cosδ₄₁,cosδ₄₂,

-sinδ₁₁,-sinδ₁₂,-sinδ₂₁,-sinδ₂₂,-sinδ₃₁,-sinδ₃₂,-sinδ₄₁,-sinδ₄₂]

B₂＝[sinδ₁₁,sinδ₁₂,sinδ₂₁,sinδ₂₂,sinδ₃₁,sinδ₃₂,sinδ₄₁,sinδ₄₂,

cosδ₁₁,cosδ₁₂,cosδ₂₁,cosδ₂₂,cosδ₃₁,cosδ₃₂,cosδ₄₁,cosδ₄₂]

B₃＝[-d₁cosδ₁₁+l₁sinδ₁₁,d₁cosδ₁₂+l₁sinδ₁₂,-d₂cosδ₂₁+l₂sinδ₂₁,d₂cosδ₂₂+l₂sinδ₂₁,

-d₃cosδ₃₁-l₃sinδ₃₁,d₃cosδ₃₂-l₃sinδ₃₂,-d₄cosδ₄₁-l₄sinδ₄₁,d₄cosδ₄₂-l₄sinδ₄₂,

d₁sinδ₁₁+l₁cosδ₁₁,-d₁sinδ₁₂+l₁cosδ₁₂,d₂sinδ₂₁+l₂cosδ₂₂,-d₂sinδ₂₂+l₂cosδ₂₂,

d₃sinδ₃₁-l₃cosδ₃₁,-d₃sinδ₃₂-l₃cosδ₃₂,d₄sinδ₄₁-l₄cosδ₄₁,-d₄sinδ₄₂-l₄cosδ₄₂]

式中，δ_ij表示序号为ij车轮的转角，l_i表示第i轴至质心的距离，d_i表示第i轴左右侧轮距的一半。

5.如权利要求1所述的方法，其特征在于：由于轮胎非线性饱和特性、路面附着条件、轮毂电机/制动其/转向系统的输出特性，轮胎纵向力的约束条件为：

其中，

F_xij≤μ_xpijF_zij＝C_xijμ_ijF_zij

式中，μ_xpij＝C_xijμ_ij是纯滚动工况下，轮胎峰值纵向力附着系数；C_xij是纯滚动工况下，轮胎峰值纵向力附着系数与该轮胎路面附着系数的比值；μ_ij是ij车轮的路面附着系数；T_wijmax和T_wijmin是车轮输出转矩的最大、最小值，当轮胎处于驱动工况时，T_wijmax是轮毂电机作为电动机在当前转速下的驱动峰值转矩，当轮胎处于制动工况时，T_wijmin是由轮毂电机(发电机状态)输出的制动峰值转矩与液压制动力矩之和；和分别是车轮输出转矩增大和下降的变化速率，当轮胎处于驱动工况时，二者取决于轮毂电机的动态响应特性，当轮胎处于制动工况时，二者取决于轮毂电机和或液压制动缸的动态响应特性，并且在在不同转速、温度等工作条件下，转矩变化速率是不一样的；ΔT是系统采样时间步长；F_zij是各轮胎垂直动载荷，f_r是车轮滚动阻力系数；R_eff轮胎有效滚动半径；轮胎侧向力的约束条件为：

其中，

F_yij≤μ_ypijF_zij＝C_yijμ_ijF_zij

式中，μ_ypij＝C_yijμ_ij是纯侧偏工况下，轮胎峰值侧向力附着系数；δ_Dij是驾驶员转向角；δ_aijmax、δ_aijmin分别是标号为ij轮胎的主动转向角幅值的上、下限值；分别是标号为ij轮胎的主动转向角变化速率的上、下限值；σ_ij是各车轮在车辆底盘坐标系纵轴x_u与车轮轮心合速度矢量之间的夹角；C_α是轮胎模型获得轮胎实时侧偏刚度。

6.一种执行如前述任一项权利要求所述的轮毂电机驱动车辆的动力学分配方法的车辆动力分配控制系统，包括：

指令获取模块，用于获得驾驶员输入的指令；

参考状态生成器，用于基于指令获取模块的输出结果，基于根据驾驶员的输入的方向盘转角、加速/制动踏板信号指令，解析出车辆参考状态值；

驱动模式选择模块，用于基于指令获取模块的输出结果，通过比较驾驶员需求的等效路面附着系数、电机等效附着系数和路面附着系数，得到参与工作的轮毂电机数量以及在车辆中的位置；

高层车辆运动控制模块，用于基于参考状态生成器的输出结果，比较车辆实际状态值和参考状态值，采用非线性滑模控制得到保证车辆跟踪参考状态值的广义控制力和力矩；

轮胎力优化分配模块，用于基于所述驱动模式选择模块和所述高层车辆运动控制模块分别输出的驱动模式、路面附着条件和执行机构约束，把车辆需求的广义控制力/力矩优化的分配到每个车轮，并跟踪车辆参考状态值；

低层滑移率和侧偏角控制器,用于基于轮胎力优化分配模块的输出结果，根据所述轮胎力优化分配模块的输入，根据车轮旋转动力学模型，采用滑模控制理论跟踪控制分配中得到的纵向力和侧向力，得到各电动轮的输出转矩与各车轮的转角，对滑移率和侧偏角进行控制；

车辆状态监测反馈模块，用于检测车辆的实际状态值并反馈给高层车辆运动控制模块重复执行动力分配控制。