CN110605972B - 一种多轴分布式电驱动车辆转矩协调补偿方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种多轴分布式电驱动车辆转矩协调补偿方法，其针对滑转控制器介入下整车性能损失，提出了基于驾驶员操作和车辆状态进行切换的动力性和稳定性切换控制方案，设定了相应的协调补偿策略，有效提升车辆的动力性表现。

Description

一种多轴分布式电驱动车辆转矩协调补偿方法
技术领域
本发明涉及车辆转矩控制计算领域，尤其是一种多轴分布式驱动车辆转矩协调补偿技术。
背景技术
在对车辆尤其是多轴分布式驱动式车辆进行操纵稳定性控制时，常常根据加速踏板开度和方向盘转角等信息解析驾驶员需求的广义力和广义横摆力矩，然后将广义力和广义横摆力矩解析到各个驱动电机的驱动转矩值中。当车辆发生滑转时，滑转控制器会介入进行滑转控制，这就导致降低或改变了上层控制器分配给各个车轮的驱动转矩，同时也破坏了分配力矩对需求广义力和需求广义横摆力矩的逼近，从而会进一步导致整车性能的损失。因此，需要针对滑转控制时产生的动力性和稳定性损失，进行相应的转矩补偿。
发明内容
针对上述现有技术中存在的技术问题，本发明提供了一种多轴分布式电驱动车辆转矩协调补偿方法，主要包括动力性协调转矩控制与稳定性转矩协调控制两个相互协调的控制过程；
其中，所述动力性转矩协调控制过程原则上要充分利用非滑转车轮的驱动转矩以补偿滑转损失的转矩，该过程具体包括：
首先，进行同侧力矩补偿，为提高轮胎裕度，将滑转控制损失的力矩平均分配至各轮，直至同侧车轮饱和；
当同侧车轮饱和后，则通过异侧力矩补偿，直至所有车轮饱和。
所述稳定性转矩协调控制原则上要增大本侧车轮或减小异侧车轮转矩的方式来减少非期望的横摆力矩，过程具体包括：
首先，进行同侧力矩补偿，为提高轮胎裕度，将滑转控制损失的力矩平均分配至各车轮，直至同侧车轮能力饱和；
当同侧车轮能力饱和后，则降低异侧电机力矩，直至横摆力矩满足要求。
上述中饱和是指车轮受到的地面纵向驱动摩擦力Fxwij达到轮胎与地面的最大摩擦力，即使增大驱动力，车轮受到的地面纵向驱动摩擦力Fxwij仍保持不变。
进一步地，所述动力性转矩协调控制与稳定性转矩协调控制相互协调执行基于以下条件：
当方向盘转角和车速都小于相应的门限值时，采用动力性转矩协调方法；当方向盘转角和车速都大于相应的门限值时，则采用稳定性转矩协调方法:
Figure BDA0002206147610000021
其中，δ为方向盘转角，v是车速；
Figure BDA0002206147610000022
和
Figure BDA0002206147610000023
分别是设定的门限值。动力性协调的目标是在车辆转角较小且车速较低不易失稳的情况下，尽量满足纵向驾驶需求，产生的附加力矩作为次要需求。稳定性协调的目标是在车辆转角较大或车速较高等易失稳的情况下，尽量满足横摆力矩需求，损失部分纵向动力性。
进一步地，所述动力性转矩协调控制与稳定性转矩协调控制相互协调至少部分地遵循以下几种约束：
1)纵向力需求约束，即所有车轮的纵向力逼近驾驶员纵向力需求：
Figure BDA0002206147610000024
其中，n为车轴总数；j＝1表示第i轴左侧车轮；j＝2表示第i轴右侧车轮；Fxwij为车轮的纵向力；δij为车轮转角；Fxreq为驾驶员纵向力需求。
2)横摆力矩需求约束，即纵向力产生的横摆力矩逼近驾驶员需求：
Figure BDA0002206147610000025
其中，Mzreq为需求总横摆力矩；Fxwi2为第i轴右侧车轮纵向力；δi2为第i轴右侧车轮转角；Fxwi1为第i轴左侧车轮纵向力；δi1第i轴左侧车轮转角；B为轮距。
3)电机驱动能力限制，即正常工作的电机转矩不超过其最大力矩：
|Tij|≤|Tmax|
其中，Tij为第i轴j侧的电机转矩；Tmax为电机最大转矩。
通过执行上述本发明所提供的方法，能够至少实现以下有益效果：方法针对滑转控制器介入下整车性能损失，提出了基于驾驶员操作和车辆状态进行切换的动力性和稳定性切换控制方案，设定了相应的协调补偿策略，有效提升车辆的动力性表现。
附图说明
图1为本发明所提供方法中的动力性转矩协调控制过程示意图
图2为本发明所提供方法中的稳定性转矩协调控制过程示意图
具体实施方式
下面将结合附图对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例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。
本发明提供了一种多轴分布式电驱动车辆转矩协调补偿方法，主要包括动力性协调转矩控制与稳定性转矩协调控制两个相互协调的控制过程；
其中，如图1所示，所述动力性转矩协调控制过程具体包括：
首先，进行同侧力矩补偿，为提高轮胎裕度，将滑转控制损失的力矩平均分配至各轮，直至同侧车轮饱和。比如该图中先对左侧车轮进行补偿再对右侧车轮进行补偿，最终使两侧分别达到饱和；
当同侧车轮饱和后，则通过异侧力矩补偿，直至所有车轮饱和。
所述稳定性转矩协调控制过程，如图2所示，具体包括：
首先，进行同侧力矩补偿，为提高轮胎裕度，先平均分配至各车轮，直至同侧车轮能力饱和；
当同侧车轮能力饱和后，则降低异侧电机力矩，直至横摆力矩满足要求。比如该图中，先对左侧车轮执行补偿至饱和时，减小右侧车轮转矩以促使横摆力矩满足要求。
在本发明的一个优选实施例中，所述动力性转矩协调控制与稳定性转矩协调控制相互协调执行基于以下条件：
当方向盘转角和车速都小于相应的门限值时，采用动力性转矩协调方法；当方向盘转角和车速都大于相应的门限值时，则采用稳定性转矩协调方法:
Figure BDA0002206147610000031
其中，δ为方向盘转角，v是车速；
Figure BDA0002206147610000032
和
Figure BDA0002206147610000033
分别是设定的门限值。动力性协调的目标是在车辆转角较小且车速较低不易失稳的情况下，尽量满足纵向驾驶需求，产生的附加力矩作为次要需求。稳定性协调的目标是在车辆转角较大或车速较高等易失稳的情况下，尽量满足横摆力矩需求，损失部分纵向动力性。
在本发明的一个优选实施例中，所述动力性转矩协调控制与稳定性转矩协调控制相互协调至少部分地遵循以下几种约束：
1)纵向力需求约束，即所有车轮的纵向力逼近驾驶员纵向力需求：
Figure BDA0002206147610000034
其中，n为车轴总数；j＝1表示第i轴左侧车轮；j＝2表示第i轴右侧车轮；Fxwij为车轮的纵向力；δij为车轮转角；Fxreq为驾驶员纵向力需求。
2)横摆力矩需求约束，即纵向力产生的横摆力矩逼近驾驶员需求：
Figure BDA0002206147610000035
其中，Mzreq为需求总横摆力矩；Fxwi2为第i轴右侧车轮纵向力；δi2为第i轴右侧车轮转角；Fxwi1为第i轴左侧车轮纵向力；δi1第i轴左侧车轮转角；B为轮距。
3)电机驱动能力限制，即正常工作的电机转矩不超过其最大力矩：
|Tij|≤|Tmax|
其中，Tij为第i轴j侧的电机转矩；Tmax为电机最大转矩。
尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。

Claims (4)

1.一种多轴分布式电驱动车辆转矩协调补偿方法，其特征在于：主要包括动力性协调转矩控制与稳定性转矩协调控制两个相互协调的控制过程；所述动力性转矩协调控制与稳定性转矩协调控制相互协调遵循以下横摆力矩需求约束：
Figure FDA0002817175130000011
其中，Mzreq为需求总横摆力矩；Fxwi2为第i轴右侧车轮纵向力；δ为第i轴右侧车轮转角；Fxwi1为第i轴左侧车轮纵向力；δ第i轴左侧车轮转角；B为轮距；n为车轴总数；
其中，所述动力性转矩协调控制过程原则上要充分利用非滑转车轮的驱动转矩以补偿滑转损失的转矩，该过程具体包括：
首先，进行同侧力矩补偿，为提高轮胎裕度，将滑转控制损失的力矩平均分配至各轮，直至同侧车轮饱和；
当同侧车轮饱和后，则通过异侧力矩补偿，直至所有车轮饱和；
所述稳定性转矩协调控制原则上要增大本侧车轮或减小异侧车轮转矩的方式来减少非期望的横摆力矩，过程具体包括：
首先，进行同侧力矩补偿，为提高轮胎裕度，将滑转控制损失的力矩平均分配至各车轮，直至同侧车轮能力饱和；
当同侧车轮能力饱和后，则降低异侧电机力矩，直至横摆力矩满足要求；
上述中饱和是指车轮受到的地面纵向驱动摩擦力Fxwij达到轮胎与地面的最大摩擦力，即使增大驱动力，车轮受到的地面纵向驱动摩擦力Fxwij仍保持不变。
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于：所述动力性转矩协调控制与稳定性转矩协调控制相互协调执行基于以下条件：
当方向盘转角和车速都小于相应的门限值时，采用动力性转矩协调方法；当方向盘转角和车速都大于相应的门限值时，则采用稳定性转矩协调方法:
Figure FDA0002817175130000012
其中，δ为方向盘转角，v是车速；
Figure FDA0002817175130000013
和
Figure FDA0002817175130000014
分别是设定的门限值。
3.如权利要求1所述的方法，其特征在于：所述动力性转矩协调控制与稳定性转矩协调控制相互协调遵循以下纵向力需求约束：
Figure FDA0002817175130000015
其中，n为车轴总数；j＝1表示第i轴左侧车轮；j＝2表示第i轴右侧车轮；Fxwij为车轮的纵向力；δ为车轮转角；Fxreq为驾驶员纵向力需求。
4.如权利要求1所述的方法，其特征在于：所述动力性转矩协调控制与稳定性转矩协调控制相互协调遵循以下电机驱动能力约束：
|Tij|≤|Tmax|
其中，Tij为第i轴j侧的电机转矩；Tmax为电机最大转矩。
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