CN110979022A - 一种电动汽车电子差速的控制方法、系统及电动汽车 - Google Patents

Abstract

本发明属于差速控制技术领域，公开了一种电动汽车电子差速的控制方法、系统及电动汽车，采用阿克曼转向模型，结合横摆角速度得到改进的阿克曼转向模型；根据车辆的横摆角速度，得到最终的角度系数；得到修正角度系数K2结合原有修正模型来得到修正的转向角度δ″＝δ*K1*K2，并代入阿克曼模型中得到矫正后的驱动轮速度V1，V2；其中δ为前轮转向角，角度系数K1。本发明的电动汽车电子差速的控制方法在实现上较为简单，仅需要使用信号处理集成板和车载传感器就可以实现。即利用较少的资源去实现了较好的电子差速的效果，同时整体方法实现成本较低，具有很大的市场竞争力。

Description

一种电动汽车电子差速的控制方法、系统及电动汽车

技术领域

本发明属于差速控制技术领域，尤其涉及一种电动汽车电子差速的控制方法、系统及电动汽车。

背景技术

目前，业内常用的现有技术是这样的：随着环境污染日益严重，化石能源的枯竭等原因，电动汽车依赖其能源清洁，无污染的优点，逐渐开始替代传统燃油车辆。而电子差速系统作为轮毂电机电动汽车的核心问题，越来越受到该领域的重视。现在大部分的电子差速系统的研究都是在力矩控制的基础上设计的，包括很多使用了传统PID，模糊控制和滑模控制等。而缺陷就在于该控制方式具有一定的门槛，对于市面上大部分的电动汽车来说，实用性较差。而简洁，经济，实用的电子差速系统的需求非常迫切。

综上所述，现有技术存在的问题是：传统PID的缺陷在于该控制方式具有一定的门槛，对于市面上大部分的电动汽车来说实用性较差。

发明内容

针对现有技术存在的问题，本发明提供了一种电动汽车电子差速的控制方法、系统及电动汽车。

本发明是这样实现的，一种电动汽车电子差速的控制方法，所述电动汽车电子差速的控制方法采用阿克曼转向模型，结合横摆角速度得到改进的阿克曼转向模型；根据车辆的横摆角速度，得到最终的角度系数；得到修正角度系数K2结合原有修正模型来得到修正的转向角度δ″＝δ*K1*K2，并代入阿克曼模型中得到矫正后的驱动轮速度V1，V2。

进一步，所述电动汽车电子差速的控制方法的横摆角速度设计的阿克曼转向模型，其中滑移率与速度的关系如下：

其中，s表示滑移率，v表示电动汽车整车速度。

进一步，所述阿克曼转向模型中δ为前轮转向角，δ'为右前轮转向角，β为质心偏转角，v为电动汽车整车速度，vx为电动汽车纵向速度，vy为电动汽车横向速度，H为电动汽车质心，a为前轴到电动汽车质心的距离，b为后轴到电动汽车质心的距离，l为前轴到后轴的距离，d为左右侧轮胎间的距离，O为汽车转向时的转向圆圆心，R为质心转向圆半径，R1为左后轮转向圆半径，R2为右后轮转向圆半径，vl为左后轮速度，vr为右后轮速度，几何关系得到以下公式：

以及瞬心定理：

得左后轮速度vl和右后轮速度vr：

汽车转向时的转向圆圆心O的位置决定转向半径R以及R1和R2。

进一步，所述电动汽车电子差速的控制方法通过得到的预定速度信息和转向信息，其中预定速度为固定速度V，转向角度δ为从小到大增长；基于阿克曼转向模型，到后驱动轮滑移率以及横摆角速度的得到驱动轮速度。

进一步包括：

(1)车轮滑移率的最佳范围15％-20％，通过车载传感器，计算两驱动轮的速度和整车的速度，代入公式

求出两个驱动轮的各自的滑移率，以滑移率较大的一侧为参考，结合当前的车速V，计算出对应的角度系数K1，得到作用于阿克曼转向模型的具体角度δ′＝δ*K1；

(2)以当前的车速V和转向角δ为输入值，通过理想二自由度线型车辆模型，得到理想横摆角速度γd；

(3)通过车载传感器得到车辆实时的横摆角速度γ，求出

Δγ和整车速度V为输入，以修正角度系数K2为输出，制定二维模糊规则；得到修正角度系数K2之后，结合原有修正模型来得到修正的转向角度δ″＝δ*K1*K2，并代入阿克曼模型中，得到矫正后的驱动轮速度V1，V2。

进一步，当横摆角速度为S，整车速度为S，M或B时，角度系数K2取B；当横摆角速度为M，整车速度为S时，角度系数K2取B；当横摆角速度为M，整车速度为M时，角度系数K2取M；当横摆角速度为M，整车速度为B时，角度系数K2取MB；当横摆角速度为B，整车速度为S时，角度系数K2取M；当横摆角速度为B，整车速度为M时，角度系数K2取MB；当横摆角速度为B，整车速度为B时，角度系数K2取S；其中S，M，MB，B分别代表小，中，较大和大四种对应趋势。

本发明的另一目的在于提供一种实施所述电动汽车电子差速的控制方法的电动汽车电子差速的控制系统，所述电动汽车电子差速的控制系统包括：

阿克曼转向模型获取模块，用于依靠阿克曼转向模型，结合横摆角速度得到改进的阿克曼转向模型；

角度系数获取模块，用于根据车辆的横摆角速度，得到最终的角度系数；

驱动轮速度计算模块，用于计算出两个驱动轮的速度。

本发明的另一目的在于提供一种安装有所述电动汽车电子差速的控制系统的电动汽车。

本发明的另一目的在于提供一种实现所述电动汽车电子差速的控制方法的信息数据处理终端。

本发明的另一目的在于提供一种计算机可读存储介质，包括指令，当其在计算机上运行时，使得计算机执行所述的电动汽车电子差速的控制方法。

综上所述，本发明的优点及积极效果为：相较于研究较多的力矩控制电子差速方法而言，该电动汽车电子差速的控制方法在实现上较为简单，仅需要使用信号处理集成板和车载传感器就可以实现。即利用较少的资源去实现了较好的电子差速的效果，同时整体方法实现成本较低，具有很大的市场竞争力。

附图说明

图1是本发明实施例提供的电动汽车电子差速的控制方法流程图。

图2是本发明实施例提供的电动汽车电子差速的控制方法的原理图。

图3是本发明实施例提供的控制流程图。

图4是本发明实施例提供的阿克曼模型示意图。

图5是本发明实施例提供的改进后阿克曼模型示意图。

图6是本发明实施例提供的滑移率与附着系数关系曲线图。

具体实施方式

为能进一步了解本发明的发明内容、特点及功效，兹例举以下实施例，并配合附图详细说明如下。

针对现有技术存在的问题，本发明提供了一种电动汽车电子差速的控制方法，下面结合附图对本发明作详细的描述。

如图1所示，本发明实施例提供的电动汽车电子差速的控制方法包括以下步骤：

S101：依靠阿克曼转向模型，结合横摆角速度得到改进的阿克曼转向模型；

S102：根据车辆的横摆角速度，得到最终的角度系数；

S103：计算出两个驱动轮的速度，保证电动汽车在转向时的安全和稳定。

下面结合附图对本发明的技术方案作进一步的描述。

现有的阿克曼差速模型的分析一般将汽车的整体视为刚体，同时考虑车轮为纯滚动运动，以及不考虑轮胎由于离心力和垂直载荷而产生的影响。本发明依靠阿克曼转向模型，同时考虑到汽车驱动轮的滑移率问题，最后结合横摆角速度来得到一个改进的阿克曼转向模型。保证电动汽车在转向时的安全和稳定。解决了电子差速系统成本高，实用性差的问题。

本发明基于阿克曼转向模型，考虑到两个驱动轮滑移率，并考虑到车辆的横摆角速度，得到最终的角度系数，计算出两个驱动轮的速度。该方法整体实现较为简洁，更加经济。能够在低成本的前提下很好的保证电子差速系统的稳定。最终角度系数，由二维模糊控制所得来的；两驱动轮速度根据改进后的阿克曼转向模型，利用图5中的几何关系，可求出两轮驱动速度即vl,vr。

如图4所示，阿克曼转向模型的原理(其中δ为前轮转向角，δ'为右前轮转向角，β为质心偏转角，v为电动汽车整车速度，vx为电动汽车纵向速度，vy为电动汽车横向速度，H为电动汽车质心，a为前轴到电动汽车质心的距离，b为后轴到电动汽车质心的距离，l为前轴到后轴的距离，d为左右侧轮胎间的距离，O为汽车转向时的转向圆圆心，R为质心转向圆半径，R1为左后轮转向圆半径，R2为右后轮转向圆半径，vl为左后轮速度，vr为右后轮速度。)：由图3的几何关系得到以下公式：

以及瞬心定理：

由(1)、(2)可得左后轮速度vl和右后轮速度vr：

由公式(3)可知汽车转向时的转向圆圆心O的位置决定了转向半径R以及R1和R2，并间接影响了左后轮速度和右后轮速度；因此结合滑移率问题，以及

横摆角速度设计改进的阿克曼转向模型，其中滑移率与速度的关系如下：

如图5；该系统通过得到的预定速度信息和转向信息，其中预定速度为固定速度V，转向角度δ为从小到大增长。基于阿克曼转向模型，考虑到后驱动轮滑移率以及横摆角速度的问题而去得到最佳的驱动轮速度。首先，车轮滑移率的最佳范围为如图6所示，最佳范围在15％-20％以内，通过车载传感器，计算两驱动轮的速度和整车的速度，之后代入公式(4)求出两个驱动轮的各自的滑移率，以滑移率较大的一侧为参考，结合当前的车速V，计算出对应的角度系数K1，得到作用于阿克曼转向模型的具体角度δ′＝δ*K1。同时再次以当前的车速V和转向角δ为输入值。通过理想二自由度线型车辆模型，得到理想横摆角速度γd。再通过车载传感器得到车辆实时的横摆角速度γ，求出

Δγ和整车速度V为输入，以修正角度系数K2为输出，制定二维模糊规则，即，当横摆角速度为S，整车速度为S，M或B时，角度系数K2取B；当横摆角速度为M，整车速度为S时，角度系数K2取B；当横摆角速度为M，整车速度为M时，角度系数K2取M；当横摆角速度为M，整车速度为B时，角度系数K2取MB；当横摆角速度为B，整车速度为S时，角度系数K2取M；当横摆角速度为B，整车速度为M时，角度系数K2取MB；当横摆角速度为B，整车速度为B时，角度系数K2取S。(其中S，M，MB，B分别代表小，中，较大和大四种对应趋势)。得到修正角度系数K2之后，结合原有修正模型来得到修正的转向角度δ″＝δ*K1*K2，并代入阿克曼模型中，(具体带入效果如图5所示)最终得到矫正后的驱动轮速度V1，V2。因而该电子差速系统方法不仅能够保证正常情况下，车辆转向稳定安全外，也能够使得电动汽车在大角度转向，高速转向等非正常情况下，依然可以通过该方法使得整车始终处于安全稳定的驾驶环境下，进一步保证车辆转向的性能。

以上所述仅是对本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制，凡是依据本发明的技术实质对以上实施例所做的任何简单修改，等同变化与修饰，均属于本发明技术方案的范围内。

Claims (10)

1.一种电动汽车电子差速的控制方法，其特征在于，所述电动汽车电子差速的控制方法采用阿克曼转向模型，结合横摆角速度得到改进的阿克曼转向模型；根据车辆的横摆角速度，得到最终的角度系数；得到修正角度系数K2结合原有修正模型来得到修正的转向角度δ″＝δ*K1*K2，并代入阿克曼模型中得到矫正后的驱动轮速度V1，V2；其中δ为前轮转向角，角度系数K1。

2.如权利要求1所述的电动汽车电子差速的控制方法，其特征在于，所述电动汽车电子差速的控制方法的横摆角速度设计的阿克曼转向模型，其中滑移率与速度的关系如下：

其中，s表示滑移率，v表示电动汽车整车速度。

3.如权利要求2所述的电动汽车电子差速的控制方法，其特征在于，所述阿克曼转向模型中δ为前轮转向角，δ'为右前轮转向角，β为质心偏转角，v为电动汽车整车速度，vx为电动汽车纵向速度，vy为电动汽车横向速度，H为电动汽车质心，a为前轴到电动汽车质心的距离，b为后轴到电动汽车质心的距离，l为前轴到后轴的距离，d为左右侧轮胎间的距离，O为汽车转向时的转向圆圆心，R为质心转向圆半径，R1为左后轮转向圆半径，R2为右后轮转向圆半径，vl为左后轮速度，vr为右后轮速度，几何关系得到以下公式：

以及瞬心定理：

得左后轮速度vl和右后轮速度vr：

汽车转向时的转向圆圆心O的位置决定转向半径R以及R1和R2。

4.如权利要求2所述的电动汽车电子差速的控制方法，其特征在于，所述电动汽车电子差速的控制方法通过得到的预定速度信息和转向信息，其中预定速度为固定速度V，转向角度δ为从小到大增长；基于阿克曼转向模型，到后驱动轮滑移率以及横摆角速度的得到驱动轮速度。

5.如权利要求4所述的电动汽车电子差速的控制方法，其特征在于，进一步包括：

(1)车轮滑移率的最佳范围15％-20％，通过车载传感器，计算两驱动轮的速度和整车的速度，代入公式

求出两个驱动轮的各自的滑移率，以滑移率较大的一侧为参考，结合当前的车速V，计算出对应的角度系数K1，得到作用于阿克曼转向模型的具体角度δ′＝δ*K1；

(2)以当前的车速V和转向角δ为输入值，通过理想二自由度线型车辆模型，得到理想横摆角速度γd；

(3)通过车载传感器得到车辆实时的横摆角速度γ，求出Δγ＝γ_d-γ；Δγ和整车速度V为输入，以修正角度系数K2为输出，制定二维模糊规则；得到修正角度系数K2之后，结合原有修正模型来得到修正的转向角度δ″＝δ*K1*K2，并代入阿克曼模型中，得到矫正后的驱动轮速度V1，V2。

6.如权利要求5所述的电动汽车电子差速的控制方法，其特征在于，当横摆角速度为S，整车速度为S，M或B时，角度系数K2取B；当横摆角速度为M，整车速度为S时，角度系数K2取B；当横摆角速度为M，整车速度为M时，角度系数K2取M；当横摆角速度为M，整车速度为B时，角度系数K2取MB；当横摆角速度为B，整车速度为S时，角度系数K2取M；当横摆角速度为B，整车速度为M时，角度系数K2取MB；当横摆角速度为B，整车速度为B时，角度系数K2取S；其中S，M，MB，B分别代表小，中，较大和大四种对应趋势。

7.一种实施权利要求1～6任意一项所述电动汽车电子差速的控制方法的电动汽车电子差速的控制系统，其特征在于，所述电动汽车电子差速的控制系统包括：

阿克曼转向模型获取模块，用于依靠阿克曼转向模型，结合横摆角速度得到改进的阿克曼转向模型；

角度系数获取模块，用于根据车辆的横摆角速度，得到最终的角度系数；

驱动轮速度计算模块，用于计算出两个驱动轮的速度。

8.一种安装有权利要求7所述电动汽车电子差速的控制系统的电动汽车。

9.一种实现权利要求1～6任意一项所述电动汽车电子差速的控制方法的信息数据处理终端。

10.一种计算机可读存储介质，包括指令，当其在计算机上运行时，使得计算机执行如权利要求1～6任意一项所述的电动汽车电子差速的控制方法。

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