CN110116635A - 一种双轮独立驱动车辆电子差速控制方法 - Google Patents

一种双轮独立驱动车辆电子差速控制方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种双轮独立驱动车辆电子差速控制方法，基于双轮独立驱动，既能保证直行时速度的一致性，又能实现良好的转弯差速，只需要采集两侧电机的速度信号作为控制依据，不需要额外的传感器等设备，可靠性高，减少了机械结构和控制方法的复杂度；充分利用运煤车的低速运行条件，以两侧电机转差速度为依据，采用特定方法和约束条件，只调节慢速电机转速实现两侧电机的差速，使得运煤车在运行时能自适应调整两侧差速，保证两侧电机出力基本相同，高效稳定的实现了运煤车在井下的行驶。

Description

一种双轮独立驱动车辆电子差速控制方法
技术领域
本发明涉及驱动控制技术领域，尤其涉及一种双轮独立驱动车辆电子差速控制方法。
背景技术
对于传统汽车来说，机械式差速器是目前实现转向差速的主要方式。机械差速器的作用是当汽车转弯或行驶在不平路面上时，使左右驱动车轮以不同的转速滚动，即保证两侧驱动轮做纯滚动运动。差速器分别驱动两侧半轴和驱动轮，输出几乎相同的力矩，同时两侧车轮可以以不同角速度旋转，保证了车轮纯滚动状态。目前，电子差速已经逐步替代机械差速器成为电动汽车实现平稳转向的主要方式，电子差速是指采用电控方式控制车轮转速形成转速差从而实现整车转向，电子差速目前主要有四轮差速控制和两轮差速控制两种方式，其中两轮差速控制与四轮相比控制结构简单，得到广泛应用。目前双轮独立驱动的电子差速在普通电动汽车领域应用技术已很成熟，但是在煤矿开采设备领域还存在很多不足，未加以利用改进。
运煤车是煤矿井下生产不可缺少的运输设备，目前多数运煤车已经实现电动运行，运煤车与传统的电动汽车相比，运行环境为井下，与良好的地面环境相比，其运行路况恶劣，井下作业环境空间狭窄，大多数情况在井下为低速行驶，地面电动车常见的电子差速控制方法中往往比运煤车转弯时速度要快得多，其转向差速实现要充分考虑整车横摆稳定性和滑转率，对于运煤车低速行驶状态这些方法都过于复杂。目前电动汽车低速行驶状态时的转向差速都依赖于阿克曼转向原理，需要利用转角传感器，实时监测轮胎转角，计算内外侧转弯半径，作为内外侧车轮差速依据，控制方式复杂，计算繁琐。
因此针对煤矿的井下环境，对于运煤车目前缺乏一种有效适宜的电子差速控制方法实现运煤车转弯时的稳定行走。运煤车行走差速的精确控制不仅可以保证高效的煤料运输，而且可以延长整机寿命，研制简单高效的控制方法是目前运煤车类井下设备准确转向的趋势。
发明内容
本发明的目的在于避免现有技术的不足之处而提供一种双轮独立驱动车辆电子差速控制方法。
本发明的目的可以通过采用如下的技术措施来实现，设计一种双轮独立驱动车辆电子差速控制方法，以使双轮独立驱动车辆两侧车轮输出基本相同的驱动力矩，包括：
设定车轮驱动电机的快速电机与慢速电机的转子转速差值；其中，所述慢速电机为转向内侧电机，快速电机为转向外侧电机；
在车辆行驶时，实时获取同一时刻快速电机及慢速电机的转子转速，计算二者的转速差值，并与设定的两侧电机转速差值进行比较；
当两侧电机的实时转速差值大于预设的两侧电机转速差值时，计算慢速电机的转差速度与快速电机的转差速度的差值绝对值，与预设的两侧电机转差速度之差值比较；其中，电机的定子磁场转速与转子转速的差值为电机的转差速度；
若慢速电机的转差速度与快速电机的转差速度的差值绝对值大于预设的两侧电机转差速度差值，则调节慢速电机的给定转速，至慢速电机的转差速度与快速电机的转差速度的差值绝对值小于预设的两侧电机转差速度差值，两侧电机驱动的车轮力矩相同，则停止调整慢速电机的给定转速。
其中，当两侧电机实时转速差值小于预设的两侧电机转速差值时，慢速电机与快速电机的输出扭矩基本相同，此时不调整电机转速。
其中，当两侧电机实时转速差值大于预设的两侧电机转速差值时，分别获取此时慢速电机及快速电机的转差速度，当慢速电机的转差速度与快速电机的转差速度之差值绝对值小于预设的两侧电机转差速度之差值时，慢速电机与快速电机的输出扭矩基本相同，此时不调整电机转速。
其中，当慢速电机的转差速度与快速电机的转差速度之差值绝对值大于设定的两侧电机转差速度之差值时，得出慢速电机转差速度减去快速电机转差速度的差值，将此时慢速电机的定子磁场转速值与该差值相减所得值作为慢速电机定子磁场新给定转速值；反复迭代，直至快速电机与慢速电机的转差速度之差值小于等于设定的两侧电机转差速度之差值，从而达到慢速电机与快速电机的输出扭矩基本相同。
区别于现有技术，本发明的双轮独立驱动车辆电子差速控制方法基于双轮独立驱动，既能保证直行时速度的一致性，又能实现良好的转弯差速，只需要采集两侧电机的速度信号作为控制依据，不需要额外的传感器等设备，可靠性高，减少了机械结构和控制方法的复杂度；充分利用运煤车的低速运行条件，以两侧电机转差速度为依据，采用特定方法和约束条件，只调节慢速电机转速实现两侧电机的差速，使得运煤车在运行时能自适应调整两侧差速，保证两侧出力基本相同，高效稳定的实现了运煤车在井下的行驶。
附图说明
图1是本发明提供的一种双轮独立驱动车辆电子差速控制方法的流程示意图。
图2是本发明提供的一种双轮独立驱动车辆电子差速控制方法的逻辑示意图。
具体实施方式
下面结合具体实施方式对本发明的技术方案作进一步更详细的描述。显然，所描述的实施例仅仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都应属于本发明保护的范围。
参阅图1，图1是本发明提供的一种双轮独立驱动车辆电子差速控制方法的流程示意图。
该方法用以使双轮独立驱动车辆两侧车轮输出基本相同的驱动力矩，包括步骤：
S1：设定车轮驱动电机的快速电机与慢速电机的转子转速差值；其中，所述慢速电机为转向内侧电机，快速电机为转向外侧电机。
S2：在车辆行驶时，实时获取同一时刻快速电机及慢速电机的转子转速，计算二者的转速差值，并与设定的两侧电机转速差值进行比较。
S3：当两侧电机的实时转速差值大于预设的两侧电机转速差值时，计算慢速电机的转差速度与快速电机的转差速度的差值绝对值，与预设的两侧电机转差速度差值比较；其中，电机的定子磁场转速（给定转速）与转子转速的差值为电机的转差速度。
S4：若慢速电机的转差速度与快速电机的转差速度的差值绝对值大于预设的转差速度差值，则调节慢速电机的给定转速，至慢速电机的转差速度与快速电机的转差速度的差值绝对值小于预设的转差速度差值，两侧电机驱动的车轮力矩相同，则停止调整慢速电机给定转速。
其中，当两侧电机实时转速差值小于预设的两侧电机转速差值时，慢速电机与快速电机的输出扭矩基本相同，此时不调整电机转速。
其中，当两侧电机实时转速差值大于预设的两侧电机转速差值时，分别获取此时慢速电机及快速电机的转差速度，当慢速电机的转差速度与快速电机的转差速度之差值绝对值小于预设的两侧电机转差速度之差值时，慢速电机与快速电机的输出扭矩基本相同，此时不调整各电机转速。
其中，当慢速电机的转差速度与快速电机的转差速度之差值绝对值大于设定的两侧电机转差速度之差值时，得出慢速电机转差速度减去快速电机转差速度的差值，将此时慢速电机的定子磁场转速值与该差值相减所得值作为慢速电机定子磁场新给定转速值；反复迭代，直至快速电机与慢速电机的转差速度之差值绝对值小于等于设定的两侧电机转差速度之差值，从而达到慢速电机与快速电机的输出扭矩基本相同。
具体地，设快速电机定子磁场转速为，转子转速为，慢速电机定子磁场转速为，转子转速，计算快速电机和慢速电机的实际转速差。当时，不进行调速，两侧电机的转速基本相同；为预设的两侧电机转速差值。定子磁场转速可视为电机的给定转速，转子转速则可视为电机的实时转速。
当实时转速差时，分别获取此时快速电机与慢速电机的转差速度，快速电机的转差速度为，慢速电机的转差速度为。
计算快速电机与慢速电机的转差速度之差值绝对值作为调节比较值，调节比较值为。当，为预设的两侧电机转差速度之差值，调节慢速电机给定转速，将慢速电机定子磁场转速给定为，反复迭代，直至两侧电机的转差速度差值在内。快速电机转速保持不变。在额定频率下，稳态运行时，电机的转差速度与其输出扭矩近似成正比关系。弯道行驶时，内侧慢速电机出力较大，直线行驶时，快速电机出力较大；通过调节慢速电机的给定转速，使快速电机的转差速度与慢速电机的转差速度较为接近，两侧电机输出扭矩基本相同。
两侧电机的转差速度保持在内保证了两侧电机的输出转矩基本相等，可进行实时进行调整。
区别于现有技术，本发明的双轮独立驱动车辆电子差速控制方法基于双轮独立驱动，既能保证直行时速度的一致性，又能实现良好的转弯差速，只需要采集两侧电机的速度信号作为控制依据，不需要额外的传感器等设备，可靠性高，减少了机械结构和控制方法的复杂度；充分利用运煤车的低速运行条件，以两侧电机转差速度为依据，采用特定方法和约束条件，只调节慢速电机转速实现两侧电机的差速，使得运煤车在运行时能自适应调整两侧差速，保证两侧出力基本相同，高效稳定的实现了运煤车在井下的行驶。
以上仅为本发明的实施方式，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。

Claims (4)

1.一种双轮独立驱动车辆电子差速控制方法，以使双轮独立驱动车辆两侧车轮输出基本相同的驱动力矩，其特征在于，包括：
设定车轮驱动电机的快速电机与慢速电机的转子转速差值；其中，所述慢速电机为转向内侧电机，快速电机为转向外侧电机；
在车辆行驶时，实时获取同一时刻快速电机及慢速电机的转子转速，计算二者的转速差值，并与设定的两侧电机转速差值进行比较；
当两侧电机的实时转速差值大于预设的两侧电机转速差值时，计算慢速电机的转差速度与快速电机的转差速度的差值绝对值，与预设的转差速度差值比较；其中，定子磁场转速与电机的转子转速的差值为电机的转差速度；
若慢速电机的转差速度与快速电机的转差速度的差值绝对值大于预设的转差速度差值，则调节慢速电机的定子磁场转速，至慢速电机的转差速度与快速电机的转差速度之差值绝对值小于预设的两侧电机转差速度差值，则停止调整慢速电机的给定转速，此时两侧电机驱动的车轮力矩基本相同。
2.根据权利要求1所述的双轮独立驱动车辆电子差速控制方法，其特征在于，当两侧电机实时转速差值小于预设的两侧电机转速差值时，慢速电机与快速电机的输出扭矩基本相同，此时不调整电机转速。
3.根据权利要求1所述的双轮独立驱动车辆电子差速控制方法，其特征在于，当两侧电机实时转速差值大于预设的两侧电机转速差值时，分别获取此时慢速电机及快速电机的转差速度，当慢速电机的转差速度与快速电机的转差速度之差值绝对值小于预设的两侧电机转差速度之差值时，慢速电机与快速电机的输出扭矩基本相同，此时不调整电机转速。
4.根据权利要求1所述的双轮独立驱动车辆电子差速控制方法，其特征在于，当慢速电机的转差速度与快速电机的转差速度之差值绝对值大于设定的两侧电机转差速度之差值时，得出慢速电机转差速度减去快速电机转差速度的差值，将此时慢速电机的定子磁场转速值与该差值相减所得值作为慢速电机定子磁场新给定转速值；反复迭代，直至快速电机与慢速电机的转差速度之差值绝对值小于等于设定的两侧电机转差速度之差值，从而达到慢速电机与快速电机的输出扭矩基本相同。
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