CN109263483A - 考虑车身侧倾的分布式驱动电动汽车防滑控制系统及方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种考虑车身侧倾的分布式驱动电动汽车防滑控制系统,包括整车控制器,与整车控制器连接的实测传感器,还包括驱动轮转矩分配计算模块,所述实测传感器包括侧倾传感器和横摆角传感器,所述驱动轮转矩分配计算模块根据车辆的实测数据及车辆的侧倾角度和横摆角速度,建立八自由度车辆模型,根据驱动轮的轮胎载荷转移计算驱动轮转矩比,根据期望输出转矩得到两驱动轮的输出转矩,由扭矩分配控制器进行驱动电机的转矩控制。当车辆在低附着系数路面上转弯时,考虑车身侧倾时车辆质心偏移产生的轮胎垂直载荷的侧向转移,通过防滑控制系统计算并调节两个驱动轮的输出转矩,以达到控制驱动轮滑移率,保持车辆行驶稳定的效果。
Description
技术领域
本发明属于分布式驱动电动汽车防滑控制技术领域,具体地涉及一种考虑车身侧倾的分布式驱动电动汽车防滑控制系统及方法。
背景技术
分布式驱动电动汽车相比传统电动车来说,取消了变速器、减速器、差速器和转向机构,每个主动轮都采取单独的轮毂电机进行驱动。车辆在转弯过程中,如果路面附着系数较低,电机驱动扭矩超过轮胎与地面的附着极限时,会造成驱动轮过度滑转,极易造成车辆失稳打滑,引起交通事故。因此,需要采取合理的方法避免上述问题。
申请号为201710134285.1的发明专利公开了一种考虑驾驶员意图分布式驱动电动汽车防滑控制系统及方法,通过该系统可以让踏板位置传感器获得的踏板位置信息来获取驾驶员意图力矩,快速方便的根据驾驶员的意图进行综合控制输出力矩,使车轮工作在目标滑移率上,提高防滑控制效果。然而过于依靠驾驶员的响应速度,在车辆正常行驶过程中路面突然附着系数降低的情况无法有效地应对。
申请号为201710135260.3的发明专利提出了一种分布式驱动电动汽车路面自适应防滑控制系统及方法,结合车轮动力学,设计了非线性路面估计单元,通过采集车辆运行过程中的状态获取最优滑移率,进而通过最优滑移率进行调整驱动电机的控制力矩,进而改变车辆运行状态,构成自适应的驱动防滑控制系统。然而并未考虑车身侧倾时,车辆质心偏移产生的轮胎垂直载荷的侧向转移的影响,与实际车辆特别时质量较大的电动客车的真实行驶状态存在较大差异。
发明内容
针对上述存在的技术问题,本发明的目的是提供一种考虑车身侧倾的分布式驱动电动汽车防滑控制系统及方法,当车辆在低附着系数路面上转弯时,考虑车身侧倾时车辆质心偏移产生的轮胎垂直载荷的侧向转移,通过防滑控制系统计算并调节两个驱动轮的输出转矩,以达到控制驱动轮滑移率,保持车辆行驶稳定的效果。
本发明的技术方案是:
一种考虑车身侧倾的分布式驱动电动汽车防滑控制系统,包括整车控制器,与整车控制器连接的实测传感器,还包括驱动轮转矩分配计算模块,所述实测传感器包括侧倾传感器和横摆角传感器,所述驱动轮转矩分配计算模块根据车辆的实测数据及车辆的侧倾角度和横摆角速度,建立八自由度车辆模型,根据驱动轮的轮胎载荷转移计算驱动轮转矩比,根据期望输出转矩得到两驱动轮的输出转矩,由扭矩分配控制器进行驱动电机的转矩控制。
优选的技术方案中,所述实测传感器包括车速传感器、从动轮转速传感器、方向盘转角传感器和加速踏板位置传感器,所述从动轮转速传感器采集车辆左右前轮的实时转速信号。
优选的技术方案中,所述驱动轮转矩比为:
其中,车辆转向时左驱动轮载荷右驱动轮载荷静态时两个驱动轮的载荷A为质心到前轴的距离,L为轴距,m为整车质量,g为重力加速度,MnX为转向时离心力产生的转矩,式中,Vx为纵向车速,VC为行驶速度,RC为质心转向半径,H为质心高度单位,Vy为侧向车速,B为质心到后轴的距离,平均转向角δ1、δ2分别为左前轮和右前轮转向角,φ为侧倾角,侧倾力矩MφX=Kφφ,Kφ为侧倾刚度。
优选的技术方案中,两驱动轮的输出转矩为:
其中,Tt为加速踏板的期望输出转矩。
本发明还公开了一种考虑车身侧倾的分布式驱动电动汽车防滑控制方法,包括以下步骤:
S01:实时采集四个车轮的转速,驱动电机的转矩以及整车车速;
S02:实时获取方向盘转角信号和加速踏板开度信号;
S03:实时获取车身侧倾角信号和横摆角速度信号;
S04:根据车辆的实测数据及车辆的侧倾角度和横摆角度,建立八自由度车辆模型,根据驱动轮的轮胎载荷转移计算驱动轮转矩比,根据期望输出转矩得到两驱动轮的输出转矩,由扭矩分配控制器进行驱动电机的转矩控制。
优选的技术方案中,所述实测传感器包括车速传感器、从动轮转速传感器、方向盘转角传感器和加速踏板位置传感器,所述从动轮转速传感器采集车辆左右前轮的实时转速信号。
优选的技术方案中,所述驱动轮转矩比为:
其中,车辆转向时左驱动轮载荷右驱动轮载荷静态时两个驱动轮的载荷A为质心到前轴的距离,L为轴距,m为整车质量,g为重力加速度,MnX为转向时离心力产生的转矩,式中,Vx为纵向车速,VC为行驶速度,RC为质心转向半径,H为质心高度单位,Vy为侧向车速,B为质心到后轴的距离,平均转向角δ1、δ2分别为左前轮和右前轮转向角,φ为侧倾角,侧倾力矩MφX=Kφφ,Kφ为侧倾刚度。
优选的技术方案中,两驱动轮的输出转矩为:
其中,Tt为加速踏板的期望输出转矩。
与现有技术相比,本发明的有益效果是:
当车辆在低附着系数路面上转弯时,考虑车身侧倾时车辆质心偏移产生的轮胎垂直载荷的侧向转移,通过防滑控制系统计算并调节两个驱动轮的输出转矩,以达到控制驱动轮滑移率,保持车辆行驶稳定的效果。
附图说明
下面结合附图及实施例对本发明作进一步描述:
图1是本发明防滑控制的电路原理图;
图2是本发明建立的转向模型示意图;
图3为防滑控制系统模型输入输出示意图。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明了,下面结合具体实施方式并参照附图,对本发明进一步详细说明。应该理解,这些描述只是示例性的,而并非要限制本发明的范围。此外,在以下说明中,省略了对公知结构和技术的描述,以避免不必要地混淆本发明的概念。
实施例:
如图1所示,一种考虑车身侧倾的分布式驱动电动汽车防滑控制系统,包括整车控制器、扭矩分配控制器、车速传感器、从动轮转速传感器、方向盘转角传感器、加速踏板位置传感器、横摆角传感器、侧倾传感器、轮毂电机驱动系统以及一个驱动轮转矩分配计算模块。
整车控制器接收车速传感器、从动轮转速传感器、方向盘转角传感器、加速踏板位置传感器、横摆角传感器、侧倾传感器的信息,并接收扭矩分配控制器转发的驱动电机转速、转矩信息。
扭矩分配控制器接收电机驱动系统传递的电机信息,扭矩分配控制器直接控制电机扭矩,以调整车速。
车速传感器采集车辆的实时车速信号,从动轮转速传感器采集车辆左右前轮的实时转速信号,方向盘转角传感器采集车辆的实时方向盘转角信号,所述加速踏板位置传感器采集车辆油门踏板开度信号,横摆角传感器采集车辆实时横摆角度信号,侧倾传感器采集车辆实时侧倾角度信号。
电机驱动系统作用于车辆左右后轮驱动电机,控制电机的驱动力矩。
驱动轮转矩分配模块根据车辆的实测数据及车辆的侧倾角度和横摆角度,建立八自由度车辆模型,根据驱动轮的轮胎载荷转移计算驱动轮转矩比,根据期望输出转矩得到两驱动轮的输出转矩,由扭矩分配控制器进行驱动电机的转矩控制。
具体包括以下步骤:
基于阿克曼转向几何模型,如图2。考虑车辆的侧倾和横摆因素,建立八自由度车辆模型,根据轮胎载荷转移计算驱动轮转矩比。模型如图2所示。八个自由度分别为:X轴方向的平移运动、Y轴方向的平移运动、绕X轴的侧倾运动、绕Z轴的横摆运动、四个车轮的旋转运动。
静态时,两个驱动轮(左右后轮)的载荷分别是
式中,A为质心到前轴的距离(单位m),L为轴距(单位m),m为整车质量(单位kg),g为重力加速度(单位m/s2)。转向时,离心力产生的转矩
式中,Vx为纵向车速(单位m/s),VC为行驶速度(单位m/s),RC为质心转向半径(单位m),H为质心高度单位(m),Vy为侧向车速(单位m/s)。其中
式中,B为质心到后轴的距离(单位m)。
平均转向角(单位rad)
式中,δ1、δ2分别为左前轮和右前轮转向角(单位rad),φ为侧倾角(单位rad)。
侧倾力矩
MφX=Kφφ
式中,Kφ为侧倾刚度(单位Nm/rad)。得到车辆转向时左右驱动轮的载荷
因此,左右驱动轮的转矩比
设加速踏板的期望输出扭矩为Tt,则两驱动轮最终的输出扭矩为
一种考虑车身侧倾的分布式驱动电动客车的防滑控制系统及方法包括如下步骤:
实时采集四个车轮的实际转速,驱动电机的转矩以及整车车速;
实时获取方向盘转角信号和加速踏板开度信号;
实时获取车身侧倾角信号和横摆角速度信号;
如图3,将步骤1)~3)采集的数据输入驱动轮转矩分配计算模块中,得到两个驱动轮的输出转矩;
将期望的驱动轮输出转矩直接输入到扭矩分配控制器中进行驱动电机的转矩控制。
通过防滑控制系统计算并调节两个驱动轮的输出转矩,以达到控制驱动轮滑移率,保持车辆行驶稳定的效果。
应当理解的是,本发明的上述具体实施方式仅仅用于示例性说明或解释本发明的原理,而不构成对本发明的限制。因此,在不偏离本发明的精神和范围的情况下所做的任何修改、等同替换、改进等,均应包含在本发明的保护范围之内。此外,本发明所附权利要求旨在涵盖落入所附权利要求范围和边界、或者这种范围和边界的等同形式内的全部变化和修改例。
Claims (8)
1.一种考虑车身侧倾的分布式驱动电动汽车防滑控制系统,包括整车控制器,与整车控制器连接的实测传感器,其特征在于,还包括驱动轮转矩分配计算模块,所述实测传感器包括侧倾传感器和横摆角传感器,所述驱动轮转矩分配计算模块根据车辆的实测数据及车辆的侧倾角度和横摆角速度,建立八自由度车辆模型,根据驱动轮的轮胎载荷转移计算驱动轮转矩比,根据期望输出转矩得到两驱动轮的输出转矩,由扭矩分配控制器进行驱动电机的转矩控制。
2.根据权利要求1所述的考虑车身侧倾的分布式驱动电动汽车防滑控制系统,其特征在于,所述实测传感器包括车速传感器、从动轮转速传感器、方向盘转角传感器和加速踏板位置传感器,所述从动轮转速传感器采集车辆左右前轮的实时转速信号。
3.根据权利要求1所述的考虑车身侧倾的分布式驱动电动汽车防滑控制系统,其特征在于,所述驱动轮转矩比为:
其中,车辆转向时左驱动轮载荷右驱动轮载荷静态时两个驱动轮的载荷A为质心到前轴的距离,L为轴距,m为整车质量,g为重力加速度,MnX为转向时离心力产生的转矩,式中,Vx为纵向车速,VC为行驶速度,RC为质心转向半径,H为质心高度单位,Vy为侧向车速,B为质心到后轴的距离,平均转向角δ1、δ2分别为左前轮和右前轮转向角,φ为侧倾角,侧倾力矩MφX=Kφφ,Kφ为侧倾刚度。
4.根据权利要求3所述的考虑车身侧倾的分布式驱动电动汽车防滑控制系统,其特征在于,两驱动轮的输出转矩为:
其中,Tt为加速踏板的期望输出转矩。
5.一种考虑车身侧倾的分布式驱动电动汽车防滑控制方法,其特征在于,包括以下步骤:
S01:实时采集四个车轮的转速,驱动电机的转矩以及整车车速;
S02:实时获取方向盘转角信号和加速踏板开度信号;
S03:实时获取车身侧倾角信号和横摆角速度信号;
S04:根据车辆的实测数据及车辆的侧倾角度和横摆角度,建立八自由度车辆模型,根据驱动轮的轮胎载荷转移计算驱动轮转矩比,根据期望输出转矩得到两驱动轮的输出转矩,由扭矩分配控制器进行驱动电机的转矩控制。
6.根据权利要求5所述的考虑车身侧倾的分布式驱动电动汽车防滑控制方法,其特征在于,所述实测传感器包括车速传感器、从动轮转速传感器、方向盘转角传感器和加速踏板位置传感器,所述从动轮转速传感器采集车辆左右前轮的实时转速信号。
7.根据权利要求5所述的考虑车身侧倾的分布式驱动电动汽车防滑控制方法,其特征在于,所述驱动轮转矩比为:
其中,车辆转向时左驱动轮载荷右驱动轮载荷静态时两个驱动轮的载荷A为质心到前轴的距离,L为轴距,m为整车质量,g为重力加速度,MnX为转向时离心力产生的转矩,式中,Vx为纵向车速,VC为行驶速度,RC为质心转向半径,H为质心高度单位,Vy为侧向车速,B为质心到后轴的距离,平均转向角δ1、δ2分别为左前轮和右前轮转向角,φ为侧倾角,侧倾力矩MφX=Kφφ,Kφ为侧倾刚度。
8.根据权利要求5所述的考虑车身侧倾的分布式驱动电动汽车防滑控制系统,其特征在于,两驱动轮的输出转矩为:
其中,Tt为加速踏板的期望输出转矩。
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
PB01 | Publication | ||
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SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |
Application publication date: 20190125 |
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