CN110497900B - 一种分布驱动式电动汽车电子差速稳定性控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明属于电动汽车控制技术领域，具体涉及一种分布驱动式电动汽车电子差速稳定性控制方法，包括下列步骤：S1输入前轮转角δ、各轮速、当前车速v₀；S2判定前轮转角δ是否为0，若δ为0判定各轮速是否相同，若不同则进行一阶差分控制；S3若δ不为0，根据汽车理想质心侧偏角和实际质心侧偏角来调轮纵向力矩；S4判定是否满足控制精度要求，若满足则判定稳定性；S5若不稳定则进行防滑控制；S6若不满足则进行制动或驱动控制，判定是否满足控制精度要求；S7若不满足则返回上一层；S8重复上述S1至S7。本发明能够解决分布驱动式电动汽车在直线和转向过程中的电子差速稳定性问题，可实现多目标协调控制。本发明用于电动汽车控制。

Description

一种分布驱动式电动汽车电子差速稳定性控制方法

技术领域

本发明属于电动汽车控制技术领域，具体涉及一种分布驱动式电动汽车电子差速稳定性控制方法。

背景技术

分布驱动式电动汽车取消了传统的机械差速器，当车速过快时会出现失稳，因此要采用电子差速控制技术对汽车进行差速控制。

当汽车直线行驶时，由于路面类型或路面凹凸度的不同造成车轮所需驱动力不同，需要对各车轮进行差速控制；当汽车转向行驶时，由于内、外轮转向半径不一样，为了保证各驱动轮做纯滚动运动，必须使各车轮以不同转速转动。传统汽车采用机械差速器来解决这一问题，但存在驱动力分配不灵活，传动效率低等问题。在此基础上发展的锁止式、高摩擦式等差速器也只是在某些方面进行了改进。但随着分布式驱动技术的日益成熟，为这一问题提供了新的解决思路。

分布驱动式电动汽车在行驶时，各驱动轮均可通过线控进行相互独立的控制，这种电子线控差速系统被称为电子差速器，它不仅省掉了机械差速器，并且各驱动轮的驱动转速和转矩可以灵活控制，提高了整车性能。各轮转速不同是差速器的基本要求，同时为了进一步减小轮胎磨损、功率损耗以及提高操作的轻便性和稳定性，必须实现各轮差速控制。因此，为提高分布驱动式电动汽车整体性能，寻找一种合适的电子差速稳定性控制方法具有重要意义。

发明内容

针对上述技术问题，提供了一种分布驱动式电动汽车电子差速稳定性控制方法，解决了分布驱动式电动汽车在直线和转向过程中电子差速稳定性差的问题。

为了解决上述技术问题，本发明采用的技术方案为：

一种分布驱动式电动汽车电子差速稳定性控制方法，包括下列步骤：

S1、输入前轮转角传感器读取的前轮转角δ、轮速传感器读取的各轮速、车速传感器读取的当前车速v₀；

S2、判定前轮转角δ是否为0，若δ为0，则汽车处于直线行驶工况，此时判定各轮速是否相同，若相同则进入下一循环，若不同则进行一阶差分控制；

S3、若δ不为0，则汽车处于转向行驶工况，根据汽车理想质心侧偏角和实际质心侧偏角来调整车轮纵向力矩；

S4、判定一阶差分控制或力矩控制是否满足控制精度要求，若不满足，则返回上一层，若满足，则判定车辆稳定性；

S5、若车辆行驶状态稳定，则进入下一循环；若不稳定，则进行防滑控制，进而判定车轮滑动率是否满足s∈[15％，20％]；

S6、若满足s∈[15％，20％]，则进入下一循环，若不满足，则进行制动或驱动控制，进而判定是否满足控制精度要求；

S7、若不满足控制精度要求，则返回上一层，若满足，则进入下一循环；

S8、重复上述S1至S7。

所述S2中一阶差分控制方法为：根据路面识别系统识别路面情况，若路面类型不同，则根据路面识别系统识别的路面最优滑动率进行差分控制，若路面凹凸度不平，则适时进行差分控制。

所述据路面最优滑动率的差分控制方法为：设S₁和S₂分别为两路面的最优滑动率，则车轮角速度的一阶差分为：

式中，v₁和v₂为两路面上车轮中心的速度，r₀为车轮的滚动半径，为满足直线行驶，则有v₁＝v₂＝v₀，此时：

由上式计算得出△ω，进而减小附着率较小路面上车轮的角速度，以保证汽车直线行驶。

所述路面凹凸度不平的差分控制完全由路面状况决定，适时加大该车轮角速度，使之与其它车轮有相同的水平位移，保证直线行驶。

所述S3中调整车轮纵向力矩的方法为由当前车速v₀以及前轮转角δ计算汽车理想行驶状态下的质心侧偏角β_d，调整内外侧车轮纵向力矩，使实际质心侧偏角β_r和理想质心侧偏角β_d满足：

所述β_d为：

其中，K为稳定性因数，

式中，m为整车质量，L为汽车轴距，a、b分别为质心到前后轴的距离，k₁、k₂分别为前后车轮的侧偏刚度，v₀为当前车速，δ为前轮转角。

所述S4中判定车辆稳定性的方法为：依据车辆状态观测器来判定车辆稳定性。

所述S5中滑动率计算方法为：

其中v为车轮中心的速度，r为车轮的滚动半径，ω为车轮角速度。

所述S4和S6中控制精度要求为：角速度控制精度达到0.01级，力矩控制精度达到0.2级。

本发明与现有技术相比，具有的有益效果是：

1、本发明提供的控制方法，能够解决分布驱动式电动汽车在直线和转向过程中的电子差速稳定性问题，合理分配各车轮角速度或纵向力矩，可实现多目标协调控制。

2、本发明将直线行驶工况的差速稳定性问题分为路面类型不同和路面凹凸度不同两种情况，分别采取不同的解决方案使汽车保持直线稳定行驶。

3、本发明引入了控制精度，对角速度和力矩、制动和驱动控制提出了控制精度要求。

附图说明

图1是本发明电动汽车电子差速控制的工作流程图

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，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做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

如图1所示，本发明输入为前轮转角传感器、轮速传感器和车速传感器。首先判定前轮转角传感器读取的前轮转角δ是否为0。

如果前轮转角δ为0，则汽车处于直线行驶工况。此时如果各轮速相同，则进入下一循环；如果各轮速不同，则进行一阶差分控制。若前轮转角δ不为0，则汽车处于转向行驶工况。根据计算的汽车理想质心侧偏角和实际质心侧偏角调整车轮纵向力矩。

上述一阶差分控制方法为：根据路面识别系统识别路面情况。若路面类型不同(如汽车处在对开路面或对接路面时)，则根据路面识别系统识别的路面最优滑动率进行差分控制；若路面凹凸度不平，则适时进行差分控制，以保证直线行驶。

上述据路面最优滑动率的差分控制方法为：

假S₁和S₂分别为两路面的最优滑动率，则车轮角速度的一阶差分为：

式中，v₁和v₂为两路面上车轮中心的速度，r₀为车轮的滚动半径。

为满足直线行驶，则有v₁＝v₂＝v₀，此时：

由上式计算得出△ω，进而减小附着率较小路面上车轮的角速度，以保证汽车直线行驶。

上述路面凹凸度不平的差分控制完全由路面状况决定，适时加大该车轮角速度，使之与其它车轮有相同的水平位移，保证直线行驶。

上述纵向力矩控制方法为：由当前车速v₀以及前轮转角δ计算汽车理想行驶状态下的质心侧偏角β_d，调整内外侧车轮纵向力矩，使实际质心侧偏角β_r和理想质心侧偏角β_d满足：

进一步地，β_d为：

其中，K为稳定性因数，

m为整车质量，L为汽车轴距，a、b分别为质心到前后轴的距离，k₁、k₂分别为前后车轮的侧偏刚度，v₀为当前车速，δ为前轮转角。

然后判定角速度或力矩控制是否满足控制精度要求。如果不能满足控制精度要求，则继续进行控制；若满足，则判定车辆稳定性。

控制精度要求为：转速控制精度达到0.01级，转矩控制精度达到0.2级。

上述角速度控制精度的计算方法为：

其中，ω₁为实际角速度，ω₂为目标角速度。

上述力矩控制精度的计算方法为：

其中，T₁为实际力矩，T₂为目标力矩。

上述判定车辆稳定性的方法为：依据车辆状态观测器来判定车辆稳定性。如果车辆行驶状态稳定，则进入下一循环；如果不稳定，则进行防滑控制，进而判定车轮滑动率是否满足s∈[15％，20％]。

上述滑动率的计算方法为：

其中，v为车轮中心的速度，r为车轮的滚动半径，ω为车轮角速度。

如果滑动率满足s∈[15％，20％]，则进入下一循环；否则进行制动或驱动控制，并判定是否满足控制精度要求。

如果满足控制精度要求，则进入下一循环；否则返回上一层继续控制。

上面仅对本发明的较佳实施例作了详细说明，但是本发明并不限于上述实施例，在本领域普通技术人员所具备的知识范围内，还可以在不脱离本发明宗旨的前提下作出各种变化，各种变化均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种分布驱动式电动汽车电子差速稳定性控制方法，其特征在于：包括下列步骤：

S1、输入前轮转角传感器读取的前轮转角E、轮速传感器读取的各轮速、车速传感器读取的当前车速v₀；

S2、判定前轮转角δ是否为0，若δ为0，则汽车处于直线行驶工况，此时判定各轮速是否相同，若相同则进入下一循环，若不同则进行一阶差分控制；

S3、若δ不为0，则汽车处于转向行驶工况，根据汽车理想质心侧偏角和实际质心侧偏角来调整车轮纵向力矩；

S4、判定一阶差分控制或力矩控制是否满足控制精度要求，若不满足，则返回上一层，若满足，则判定车辆稳定性；

S5、若车辆行驶状态稳定，则进入下一循环；若不稳定，则进行防滑控制，进而判定车轮滑动率是否满足s∈[15％，20％]；

S6、若满足s∈[15％，20％]，则进入下一循环，若不满足，则进行制动或驱动控制，进而判定是否满足控制精度要求；

S7、若不满足控制精度要求，则返回上一层，若满足，则进入下一循环；

S8、重复上述S1至S7。

2.根据权利要求1所述的一种分布驱动式电动汽车电子差速稳定性控制方法，其特征在于：所述S2中一阶差分控制方法为根据路面识别系统识别路面情况，若路面类型不同，则根据路面识别系统识别的路面最优滑动率进行差分控制，若路面凹凸度不平，则适时进行差分控制。

3.根据权利要求2所述的一种分布驱动式电动汽车电子差速稳定性控制方法，其特征在于：所述路面最优滑动率的差分控制方法为设S₁和S₂分别为两路面的最优滑动率，则车轮角速度的一阶差分为：

式中，v₁和v₂为两路面上车轮中心的速度，r₀为车轮的滚动半径，为满足直线行驶，则有v₁＝v₂＝v₀，此时：

由上式计算得出Δω，进而减小附着率较小路面上车轮的角速度，以保证汽车直线行驶。

4.根据权利要求2所述的一种分布驱动式电动汽车电子差速稳定性控制方法，其特征在于：所述路面凹凸度不平的差分控制完全由路面状况决定，适时加大凹凸不平路面所对应车轮角速度，使之与其它车轮有相同的水平位移，保证直线行驶。

5.根据权利要求1所述的一种分布驱动式电动汽车电子差速稳定性控制方法，其特征在于：所述S3中调整车轮纵向力矩的方法为由当前车速v₀以及前轮转角δ计算汽车理想行驶状态下的质心侧偏角β_d，调整内外侧车轮纵向力矩，使实际质心侧偏角β_r和理想质心侧偏角β_d满足：

6.根据权利要求5所述的一种分布驱动式电动汽车电子差速稳定性控制方法，其特征在于：所述β_d为：

其中，K为稳定性因数，

所述m为整车质量，L为汽车轴距，a、b分别为质心到前后轴的距离，k₁、k₂分别为前后车轮的侧偏刚度，v₀为当前车速，δ为前轮转角。

7.根据权利要求1所述的一种分布驱动式电动汽车电子差速稳定性控制方法，其特征在于：所述S4中判定车辆稳定性的方法为依据车辆状态观测器来判定车辆稳定性。

8.根据权利要求1所述的一种分布驱动式电动汽车电子差速稳定性控制方法，其特征在于：所述S5中滑动率计算方法为：

其中v为车轮中心的速度，r为车轮的滚动半径，ω为车轮角速度。

9.根据权利要求1所述的一种分布驱动式电动汽车电子差速稳定性控制方法，其特征在于：所述S4和S6中控制精度要求为：角速度控制精度达到0.01级，力矩控制精度达到0.2级。

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