CN111746305A - 线控四轮驱动轮毂电机电动汽车节能控制方法及系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种线控四轮驱动轮毂电机电动汽车节能控制方法及系统，该方法包括：检测得到汽车在行驶状态下的纵向车速以及前轮转向角，联合二自由度车辆参考模型，计算得到理想质心侧偏角以及理想横摆角速度；根据质心侧偏角差值以及横摆角速度差值，计算得到整车稳定所需的附加横摆力矩；根据附加横摆力矩计算得到各轮毂电机对应的理想转矩，根据各轮毂电机对应的理想转矩，计算得到理想驱动功率输出值；计算得到对应的实际驱动功率输出值，并将实际驱动功率输出值与理想驱动功率输出值的功率差值设置在预设范围内，以实现节能控制。本发明通过合理的力矩分配，在保证行驶安全的前提下，实现最优的输出功率以达到节能效果。

Description

线控四轮驱动轮毂电机电动汽车节能控制方法及系统

技术领域

本发明涉及电动汽车控制技术领域，特别涉及一种线控四轮驱动轮毂电机电动汽车节能控制方法及系统。

背景技术

随着经济的发展以及技术的不断进步，汽车工业得到了长足的发展。近年来，全球的汽车保有量呈逐年递增的趋势。汽车的能源驱动方式也由传统的燃油型汽车向电动型汽车进行转型。可以预料的是，在未来的汽车革命中，电动型汽车将占据着越来越大的市场比重，并将给整个汽车工业带来颠覆性的影响。

对电动汽车而言，特别是分布式驱动电动汽车，由于其结构较为简单，在进行稳定性控制时，只需对四个轮毂电机的驱动力矩进行控制，控制较为简单，目前在市场上应用较为广泛。在电动汽车的实际应用中，电池的续航能力成为了人们进行选择的重要因素。同时兼具行驶安全稳定性以及优良续航能力的无疑是受人青睐的首选。

然而，现有技术中的电动汽车，仍存在由于各轮毂电机之间的扭矩分配不甚合理，电动汽车需要输出更多的功率来维持正常行驶，整车的扭矩输出与电量消耗处于不太合理的一个关系范围，导致了电量的过多耗损，在一定程度上影响了续航里程。

发明内容

基于此，本发明的目的是为了解决现有的电动汽车，仍存在由于各轮毂电机之间的扭矩分配不甚合理，电动汽车需要输出更多的功率来维持正常行驶，整车的扭矩输出与电量消耗处于不太合理的一个关系范围，导致了电量的过多耗损，在一定程度上影响了续航里程的问题。

本发明提出一种线控四轮驱动轮毂电机电动汽车节能控制方法，其中，所述方法包括如下步骤：

步骤一：根据车速传感器以及方向盘转角传感器，分别检测得到汽车在行驶状态下的纵向车速以及前轮转向角，根据所述纵向车速以及所述前轮转向角，联合二自由度车辆参考模型，分别计算得到理想质心侧偏角以及理想横摆角速度；

步骤二：将所述理想质心侧偏角与实际质心侧偏角作差得到质心侧偏角差值，以及将所述理想横摆角速度与实际横摆角速度作差得到横摆角速度差值，再根据所述质心侧偏角差值以及所述横摆角速度差值，计算得到整车稳定所需的附加横摆力矩；

步骤三：根据所述附加横摆力矩、所述理想质心侧偏角以及所述理想横摆角速度计算得到各轮毂电机对应的理想转矩，根据各所述轮毂电机对应的理想转矩，计算得到理想驱动功率输出值；

步骤四：检测得到各轮毂电机对应的实际转矩，结合最大路面附着力，输入至实际转矩功率经验模型中，以计算得到对应的实际驱动功率输出值，并将所述实际驱动功率输出值与所述理想驱动功率输出值的功率差值设置在预设范围内，以实现节能控制。

本发明提出的线控四轮驱动轮毂电机电动汽车节能控制方法，首先检测得到汽车在行驶状态下的纵向车速以及前轮转向角，联合二自由度车辆参考模型，计算得到理想质心侧偏角以及理想横摆角速度，将计算得到的理想质心侧偏角以及理想横摆角速度，进行对应作差以分别得到质心侧偏角差值以及横摆角速度差值，从而计算得到附加横摆力矩，以保证整车的安全稳定行驶；与此同时，在保证汽车安全稳定行驶的同时，为了尽可能节约优化输出功率以实现节能效果，根据上述计算得到的附加横摆力矩计算得到各轮毂电机对应的理想转矩，进而计算得到理想驱动功率输出值；再根据实际检测到的各轮毂电机的实际转矩计算得到实际驱动功率输出值，通过控制实际驱动功率输出值与理想驱动功率输出值之间的功率差值在预设范围内，使得四轮电动驱动汽车，在保证行驶安全稳定性的同时，最大程度上地实现节能，从而延长电动汽车的续航里程。

所述线控四轮驱动轮毂电机电动汽车节能控制方法，其中，在所述步骤一中，所述二自由度车辆参考模型表示为：

其中，

为汽车的质心侧偏角速度，β为实际质心侧偏角，k₁为车辆前轮总侧偏刚度，k₂为车辆后轮总侧偏刚度，m为整车质量，u为纵向车速，δ_f为前轮转向角，F_yf为汽车前轮所受的纵向力，F_yr为汽车后轮所受的纵向力，γ为汽车的实际横摆角速度，

为汽车的横摆角加速度，a为汽车前轴到质心之间的距离，b为车辆后轴到质心之间的距离，I_z为绕Z轴的转动惯量。

所述线控四轮驱动轮毂电机电动汽车节能控制方法，其中，在所述步骤一中，所述理想横摆角速度的计算公式为：

其中，γ_d为理想横摆角速度，L为前后轮轴距，K为稳定性因素且

所述理想质心侧偏角的计算公式为：

其中，β_d为理想质心侧偏角，ε为路面附着系数。

所述线控四轮驱动轮毂电机电动汽车节能控制方法，其中，在所述步骤二中，所述质心侧偏角差值表示为Δβ＝|β-β_d|，所述横摆角速度差值表示为Δγ＝|γ-γ_d|；

所述根据所述质心侧偏角差值以及所述横摆角速度差值，计算得到整车稳定所需的附加横摆力矩的方法包括如下步骤：

根据所述质心侧偏角差值以及对应的质心侧偏角修正系数，计算得到修正后的质心侧偏角；

根据所述横摆角速度差值以及对应的横摆角速度修正系数，计算得到修正后的横摆角速度；

基于所述修正后的质心侧偏角计算得到第一横摆力矩，基于所述修正后的横摆角速度计算得到第二横摆力矩，根据所述第一横摆力矩以及第二横摆力矩得到所述附加横摆力矩。

所述线控四轮驱动轮毂电机电动汽车节能控制方法，其中，与所述质心侧偏角差值相对应的所述质心侧偏角修正系数表示为：

与所述横摆角速度差值相对应的所述横摆角速度修正系数表示为：

其中，η_β为所述质心侧偏角修正系数，β为实际质心侧偏角，Δβ为质心侧偏角差值，β_d为理想质心侧偏角，η_γ为所述横摆角速度修正系数，Δγ为所述横摆角速度差值，γ_d为理想横摆角速度；

修正后的质心侧偏角β_o表示为：

修正后的横摆角速度γ_o为：

所述线控四轮驱动轮毂电机电动汽车节能控制方法，其中，基于所述修正后的质心侧偏角计算得到的所述第一横摆力矩表示为：

基于所述修正后的横摆角速度计算得到的第二横摆力矩表示为：

其中，M₁为所述第一横摆力矩，M₂为所述第二横摆力矩，δ_f为前轮转向角，F_yf为汽车前轮所受的纵向力，F_yr，为汽车后轮所受的纵向力，a为汽车前轴到质心之间的距离，b为车辆后轴到质心之间的距离，I_z为绕Z轴的转动惯量，k₁为车辆前轮总侧偏刚度，k₂为车辆后轮总侧偏刚度。

所述线控四轮驱动轮毂电机电动汽车节能控制方法，其中，根据所述第一横摆力矩以及第二横摆力矩得到的所述附加横摆力矩表示为：

其中，

为所述附加横摆力矩，c为权重分配系数；

上述权重分配系数c满足如下条件式：

所述线控四轮驱动轮毂电机电动汽车节能控制方法，其中，在所述步骤三中，所述各轮毂电机对应的理想转矩的计算公式为：

T_di＝T_oζ_i

其中，各轮胎对应的力矩矩阵表示为：

各轮毂电机对应的理想功率输出值为：

其中，T_di为各轮毂电机对应的理想转矩，其中T_d1，T_d2，T_d3，T_d4分别表示汽车左前轮轮毂电机的理想转矩、右前轮轮毂电机的理想转矩、左后轮轮毂电机的理想转矩以及右后轮轮毂电机的理想转矩，T_o为启动转矩值，

为四轮独立驱动系统和四轮独立制动系统力矩矩阵，ζ^-以及ζ⁺为四轮独立驱动系统和四轮独立制动系统力矩矩阵ζ的上下界，W_u为轮胎效率矩阵，W_v为汽车牵引力与横摆力矩分配权重矩阵，ζ_i为各轮胎对应的力矩矩阵，其中ζ₁，ζ₂，ζ₃，ζ₄分别代表左前轮、右前轮、左后轮以及右后轮的力矩矩阵，ζ_z为汽车驱动主轴对应的力矩矩阵，β_d为理想质心侧偏角，γ_d为理想横摆角速度，P_di为汽车的理想功率输出值，ω_di为各轮毂电机对应的轮胎的理想角速度。

所述线控四轮驱动轮毂电机电动汽车节能控制方法，其中，实际驱动功率输出值表示为：

其中，P_i为实际驱动功率输出值，T_i为所检测到的各轮毂电机对应的实际转矩，ω_i为各轮毂电机对应的轮胎的实际角速度，f为最大路面附着力，u为纵向车速。

本发明还提出一种线控四轮驱动轮毂电机电动汽车节能控制系统，其中，所述系统包括：

第一计算模块，用于根据车速传感器以及方向盘转角传感器，分别检测得到汽车在行驶状态下的纵向车速以及前轮转向角，根据所述纵向车速以及所述前轮转向角，联合二自由度车辆参考模型，分别计算得到理想质心侧偏角以及理想横摆角速度；

第二计算模块，用于将所述理想质心侧偏角与实际质心侧偏角作差得到质心侧偏角差值，以及将所述理想横摆角速度与实际横摆角速度作差得到横摆角速度差值，再根据所述质心侧偏角差值以及所述横摆角速度差值，计算得到整车稳定所需的附加横摆力矩；

第三计算模块，用于根据所述附加横摆力矩、所述理想质心侧偏角以及所述理想横摆角速度计算得到各轮毂电机对应的理想转矩，根据各所述轮毂电机对应的理想转矩，计算得到理想驱动功率输出值；

节能控制模块，用于检测得到各轮毂电机对应的实际转矩，结合最大路面附着力，输入至实际转矩功率经验模型中，以计算得到对应的实际驱动功率输出值，并将所述实际驱动功率输出值与所述理想驱动功率输出值的功率差值设置在预设范围内，以实现节能控制。

本发明的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。

附图说明

图1为本发明第一实施例提出的线控四轮驱动轮毂电机电动汽车节能控制方法的流程图；

图2为本发明第一实施例中附加横摆力矩的计算方法的流程图；

图3为本发明第二实施例提出的线控四轮驱动轮毂电机电动汽车节能控制系统的结构示意图。

具体实施方式

为了便于理解本发明，下面将参照相关附图对本发明进行更全面的描述。附图中给出了本发明的首选实施例。但是，本发明可以以许多不同的形式来实现，并不限于本文所描述的实施例。相反地，提供这些实施例的目的是使对本发明的公开内容更加透彻全面。

除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本发明。本文所使用的术语“及/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。

现有技术中的电动汽车，仍存在由于各轮毂电机之间的扭矩分配不甚合理，电动汽车需要输出更多的功率来维持正常行驶，整车的扭矩输出与电量消耗处于不太合理的一个关系范围，导致了电量的过多耗损，在一定程度上影响了续航里程。

实施例一：

为了解决这一技术问题，本发明提出一种线控四轮驱动轮毂电机电动汽车节能控制方法，请参阅图1与图2，对于本发明第一实施例提出的线控四轮驱动轮毂电机电动汽车节能控制方法，包括如下步骤：

S101，根据车速传感器以及方向盘转角传感器，分别检测得到汽车在行驶状态下的纵向车速以及前轮转向角，根据所述纵向车速以及所述前轮转向角，联合二自由度车辆参考模型，分别计算得到理想质心侧偏角以及理想横摆角速度。

在本步骤中，首先通过设置在车身上的车速传感器以及方向盘转角传感器，检测得到汽车在行驶状态下的纵向车速u以及前轮转向角δ_f。再将所检测得到的纵向车速u以及前轮转向角δ_f，结合二自由度车辆参考模型，以计算得到理想质心侧偏角以及理想横摆角速度。

具体的，上述二自由度车辆参考模型表示为：

其中，

为汽车的质心侧偏角速度，β为实际质心侧偏角，k₁为车辆前轮总侧偏刚度，k₂为车辆后轮总侧偏刚度，m为整车质量，F_yf为汽车前轮所受的纵向力，F_yr为汽车后轮所受的纵向力，γ为汽车的实际横摆角速度，

为汽车的横摆角加速度，a为汽车前轴到质心之间的距离，b为车辆后轴到质心之间的距离，I_z为绕Z轴的转动惯量。

在本实施例中，上述理想横摆角速度的计算公式为：

其中，γ_d为理想横摆角速度，L为前后轮轴距，K为稳定性因素且

上述理想质心侧偏角的计算公式为：

其中，β_d为理想质心侧偏角，ε为路面附着系数。

S102，将所述理想质心侧偏角与实际质心侧偏角作差得到质心侧偏角差值，以及将所述理想横摆角速度与实际横摆角速度作差得到横摆角速度差值，再根据所述质心侧偏角差值以及所述横摆角速度差值，计算得到整车稳定所需的附加横摆力矩。

如上所述，在计算得到了理想横摆角速度γ_d以及理想质心侧偏角β_d之后，将理想质心侧偏角与实际质心侧偏角β作差得到质心侧偏角差值Δβ，也即质心侧偏角差值可表示为：

Δβ＝|β-β_d|

同理，将理想横摆角速度γ_d与实际横摆角速度γ作差得到横摆角速度差值Δγ，也即横摆角速度差值可表示为：

Δγ＝|γ-γ_d|

进一步的，在计算得到了质心侧偏角差值以及横摆角速度差值之后，在本实施例中，请参阅图2，根据质心侧偏角差值以及横摆角速度差值，计算得到整车稳定所需的附加横摆力矩的方法包括如下步骤：

S1021，根据所述质心侧偏角差值以及对应的质心侧偏角修正系数，计算得到修正后的质心侧偏角。

在本步骤中，与质心侧偏角差值相对应的质心侧偏角修正系数可表示为：

进一步的，修正后的质心侧偏角β_o表示为：

其中，η_β为所述质心侧偏角修正系数，β为实际质心侧偏角，Δβ为质心侧偏角差值。

S1022，根据所述横摆角速度差值以及对应的横摆角速度修正系数，计算得到修正后的横摆角速度。

在本步骤中，与横摆角速度差值相对应的横摆角速度修正系数表示为：

进一步的，修正后的横摆角速度γ_o为：

其中，η_γ为横摆角速度修正系数，γ为实际横摆角速度，Δγ为所述横摆角速度差值，γ_d为理想横摆角速度。

S1023，基于所述修正后的质心侧偏角计算得到第一横摆力矩，基于所述修正后的横摆角速度计算得到第二横摆力矩，根据所述第一横摆力矩以及第二横摆力矩得到所述附加横摆力矩。

如上述步骤S1021以及S1022所述，在计算得到了修正后的质心侧偏角以及修正后的横摆角速度之后，继续分别计算得到第一横摆力矩以及第二横摆力矩。

其中，基于修正后的质心侧偏角计算得到的第一横摆力矩M₁表示为：

基于修正后的横摆角速度计算得到的第二横摆力矩M₂表示为：

其中，M₁为所述第一横摆力矩，M₂为所述第二横摆力矩，δ_f为前轮转向角，F_yf为汽车前轮所受的纵向力，F_yr为汽车后轮所受的纵向力，a为汽车前轴到质心之间的距离，b为车辆后轴到质心之间的距离，I_z为绕Z轴的转动惯量，k₁为车辆前轮总侧偏刚度，k₂为车辆后轮总侧偏刚度。

进一步的，根据上述的第一横摆力矩M₁以及第二横摆力矩M₂，计算得到附加横摆力矩，对应可表示为：

其中，

为所述附加横摆力矩，c为权重分配系数；

上述权重分配系数c满足如下条件式：

S103，根据所述附加横摆力矩、所述理想质心侧偏角以及所述理想横摆角速度计算得到各轮毂电机对应的理想转矩，根据各所述轮毂电机对应的理想转矩，计算得到理想驱动功率输出值。

在本步骤中，各轮毂电机对应的理想转矩的计算公式为：

T_di＝T_oζ_i

其中，T_di为各轮毂电机对应的理想转矩，其中T_d1，T_d2，T_d3，T_d4分别表示汽车左前轮轮毂电机的理想转矩、右前轮轮毂电机的理想转矩、左后轮轮毂电机的理想转矩以及右后轮轮毂电机的理想转矩，T_o为启动转矩值，ζ_i为各轮胎对应的力矩矩阵，其中ζ₁，ζ₂，ζ₃，ζ₄分别代表左前轮、右前轮、左后轮以及右后轮的力矩矩阵。

进一步的，各轮胎对应的力矩矩阵表示为：

其中，

为四轮独立驱动系统和四轮独立制动系统力矩矩阵，ζ^-以及ζ⁺为四轮独立驱动系统和四轮独立制动系统力矩矩阵ζ的上下界，W_u为轮胎效率矩阵，W_v为汽车牵引力与横摆力矩分配权重矩阵，ζ_z为汽车驱动主轴对应的力矩矩阵，β_d为理想质心侧偏角，γ_d为理想横摆角速度。

在计算得到了各轮毂电机对应的理想转矩T_di之后，根据各轮毂电机的理想转矩T_di计算得到汽车的理想功率输出值为：

其中，P_d为汽车的理想功率输出值，ω_di为各轮毂电机对应的轮胎的理想角速度，P_o为起始驱动功率值。

S104，检测得到各轮毂电机对应的实际转矩，结合最大路面附着力，输入至实际转矩功率经验模型中，以计算得到对应的实际驱动功率输出值，并将所述实际驱动功率输出值与所述理想驱动功率输出值的功率差值设置在预设范围内，以实现节能控制。

在本步骤中，实际驱动功率输出值表示为：

其中，P为实际驱动功率输出值，T_i为所检测到的各轮毂电机对应的实际转矩，ω_i为各轮毂电机对应的轮胎的实际角速度，f为最大路面附着力，u为纵向车速。

在计算得到了实际驱动功率输出值P之后，此时将实际驱动功率输出值与上述的理想驱动功率输出值进行作差，得到功率差值ΔP，也即功率差值可表示为：

ΔP＝|P_d-P|

可以理解的，当四轮驱动轮毂电机电动汽车的实际驱动功率输出值为理想驱动功率输出值时，此时无疑在保证汽车安全稳定行驶的前提下，同时以最优的驱动功率驱动电动汽车进行行驶，从而节省了电能，延长了实际续航里程。

然而，在实际行驶过程中，为了控制的平滑性考虑，无需时刻将实际驱动功率输出值控制为理想驱动功率输出值对应的每个数值点上，而只需保证上述的功率差值ΔP在预设范围内。

具体的，在本步骤中，功率差值ΔP需满足如下公式：

ΔP≤0.05P_d

可以理解的，若功率差值ΔP大于0.05P_d，说明此时电动汽车的功率输出处于一个不合理的状态，功耗偏大，因此整车控制器需将当前的实际驱动功率输出值平滑切换到对应的功率区间内，从而实现电动汽车行驶安全稳定性与最优电量输出的效果，实现了节能的目的。

在此需要补充说明的是，在进行实际功率调节时，在本实施例中，采用步近调节的方式执行。也即根据功率差值ΔP的实际大小，计算确定得到每次调节的功率步长。

具体的，功率步长P_step与汽车的理想功率输出值P_d之间存在如下关系：

P_step＝φP_d

其中，φ为功率调节系数，该功率调节系数φ满足如下条件式：

从功率调节系数φ的表达式可以看出，功率差值ΔP越大，所对应的功率调节系数φ的值也对应更大，因此调节的功率步长P_step的值也更大。同理，若功率差值ΔP越小，所对应的功率调节系数φ的值也越小，因此调节的功率步长P_step的值也越小。上述的功率调节系数φ为通过多次经验调教得出，可实现电动汽车功率的平滑调节切换。

本发明提出的线控四轮驱动轮毂电机电动汽车节能控制方法，首先检测得到汽车在行驶状态下的纵向车速以及前轮转向角，联合二自由度车辆参考模型，计算得到理想质心侧偏角以及理想横摆角速度，将计算得到的理想质心侧偏角以及理想横摆角速度，进行对应作差以分别得到质心侧偏角差值以及横摆角速度差值，从而计算得到附加横摆力矩，以保证整车的安全稳定行驶；与此同时，在保证汽车安全稳定行驶的同时，为了尽可能节约优化输出功率以实现节能效果，根据上述计算得到的附加横摆力矩计算得到各轮毂电机对应的理想转矩，进而计算得到理想驱动功率输出值；再根据实际检测到的各轮毂电机的实际转矩计算得到实际驱动功率输出值，通过控制实际驱动功率输出值与理想驱动功率输出值之间的功率差值在预设范围内，使得四轮电动驱动汽车，在保证行驶安全稳定性的同时，最大程度上地实现节能，从而延长电动汽车的续航里程。

实施例二：

请参阅图3，本发明第二实施例提出一种线控四轮驱动轮毂电机电动汽车节能控制系统，其中，所述系统包括依次连接的第一计算模块11、第二计算模块12、第三计算模块13以及节能控制模块14；

其中所述第一计算模块11用于：

根据车速传感器以及方向盘转角传感器，分别检测得到汽车在行驶状态下的纵向车速以及前轮转向角，根据所述纵向车速以及所述前轮转向角，联合二自由度车辆参考模型，分别计算得到理想质心侧偏角以及理想横摆角速度；

所述第二计算模块12用于：

将所述理想质心侧偏角与实际质心侧偏角作差得到质心侧偏角差值，以及将所述理想横摆角速度与实际横摆角速度作差得到横摆角速度差值，再根据所述质心侧偏角差值以及所述横摆角速度差值，计算得到整车稳定所需的附加横摆力矩；

所述第三计算模块13用于：

根据所述附加横摆力矩、所述理想质心侧偏角以及所述理想横摆角速度计算得到各轮毂电机对应的理想转矩，根据各所述轮毂电机对应的理想转矩，计算得到理想驱动功率输出值；

所述节能控制模块14用于：

检测得到各轮毂电机对应的实际转矩，结合最大路面附着力，输入至实际转矩功率经验模型中，以计算得到对应的实际驱动功率输出值，并将所述实际驱动功率输出值与所述理想驱动功率输出值的功率差值设置在预设范围内，以实现节能控制。

应当理解，本发明的各部分可以用硬件、软件、固件或它们的组合来实现。在上述实施方式中，多个步骤或方法可以用存储在存储器中且由合适的指令执行系统执行的软件或固件来实现。例如，如果用硬件来实现，和在另一实施方式中一样，可用本领域公知的下列技术中的任一项或它们的组合来实现：具有用于对数据信号实现逻辑功能的逻辑门电路的离散逻辑电路，具有合适的组合逻辑门电路的专用集成电路，可编程门阵列(PGA)，现场可编程门阵列(FPGA)等。

本领域普通技术人员可以理解实现上述实施例方法中的全部或部分步骤是可以通过程序来指令相关的硬件来完成。所述的程序可以存储于一计算机可读取存储介质中。该程序在执行时，包括上述方法所述的步骤。所述的存储介质，包括：ROM/RAM、磁碟、光盘等。

以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (10)

1.一种线控四轮驱动轮毂电机电动汽车节能控制方法，其特征在于，所述方法包括如下步骤：

步骤一：根据车速传感器以及方向盘转角传感器，分别检测得到汽车在行驶状态下的纵向车速以及前轮转向角，根据所述纵向车速以及所述前轮转向角，联合二自由度车辆参考模型，分别计算得到理想质心侧偏角以及理想横摆角速度；

步骤二：将所述理想质心侧偏角与实际质心侧偏角作差得到质心侧偏角差值，以及将所述理想横摆角速度与实际横摆角速度作差得到横摆角速度差值，再根据所述质心侧偏角差值以及所述横摆角速度差值，计算得到整车稳定所需的附加横摆力矩；

步骤三：根据所述附加横摆力矩、所述理想质心侧偏角以及所述理想横摆角速度计算得到各轮毂电机对应的理想转矩，根据各所述轮毂电机对应的理想转矩，计算得到理想驱动功率输出值；

步骤四：检测得到各轮毂电机对应的实际转矩，结合最大路面附着力，输入至实际转矩功率经验模型中，以计算得到对应的实际驱动功率输出值，并将所述实际驱动功率输出值与所述理想驱动功率输出值的功率差值设置在预设范围内，以实现节能控制。

2.根据权利要求1所述的线控四轮驱动轮毂电机电动汽车节能控制方法，其特征在于，在所述步骤一中，所述二自由度车辆参考模型表示为：

其中，

为汽车的质心侧偏角速度，β为实际质心侧偏角，k₁为车辆前轮总侧偏刚度，k₂为车辆后轮总侧偏刚度，m为整车质量，u为纵向车速，δ_f为前轮转向角，F_yf为汽车前轮所受的纵向力，F_yr为汽车后轮所受的纵向力，γ为汽车的实际横摆角速度，

为汽车的横摆角加速度，a为汽车前轴到质心之间的距离，b为车辆后轴到质心之间的距离，I_z为绕Z轴的转动惯量。

3.根据权利要求2所述的线控四轮驱动轮毂电机电动汽车节能控制方法，其特征在于，在所述步骤一中，所述理想横摆角速度的计算公式为：

其中，γ_d为理想横摆角速度，L为前后轮轴距，K为稳定性因素且

所述理想质心侧偏角的计算公式为：

其中，β_d为理想质心侧偏角，ε为路面附着系数。

4.根据权利要求1所述的线控四轮驱动轮毂电机电动汽车节能控制方法，其特征在于，在所述步骤二中，所述质心侧偏角差值表示为Δβ＝|β-β_d|，所述横摆角速度差值表示为卸＝|γ-γ_d|；

所述根据所述质心侧偏角差值以及所述横摆角速度差值，计算得到整车稳定所需的附加横摆力矩的方法包括如下步骤：

根据所述质心侧偏角差值以及对应的质心侧偏角修正系数，计算得到修正后的质心侧偏角；

根据所述横摆角速度差值以及对应的横摆角速度修正系数，计算得到修正后的横摆角速度；

基于所述修正后的质心侧偏角计算得到第一横摆力矩，基于所述修正后的横摆角速度计算得到第二横摆力矩，根据所述第一横摆力矩以及第二横摆力矩得到所述附加横摆力矩。

5.根据权利要求4所述的线控四轮驱动轮毂电机电动汽车节能控制方法，其特征在于，与所述质心侧偏角差值相对应的所述质心侧偏角修正系数表示为：

与所述横摆角速度差值相对应的所述横摆角速度修正系数表示为：

其中，η_β为所述质心侧偏角修正系数，β为实际质心侧偏角，Δβ为质心侧偏角差值，β_d为理想质心侧偏角，η_γ为所述横摆角速度修正系数，Δγ为所述横摆角速度差值，γ_d为理想横摆角速度；

修正后的质心侧偏角β_o表示为：

修正后的横摆角速度γ_o为：

6.根据权利要求5所述的线控四轮驱动轮毂电机电动汽车节能控制方法，其特征在于，基于所述修正后的质心侧偏角计算得到的所述第一横摆力矩表示为：

基于所述修正后的横摆角速度计算得到的第二横摆力矩表示为：

其中，M₁为所述第一横摆力矩，M₂为所述第二横摆力矩，δ_f为前轮转向角，F_yf为汽车前轮所受的纵向力，F_yr为汽车后轮所受的纵向力，a为汽车前轴到质心之间的距离，b为车辆后轴到质心之间的距离，I_z为绕Z轴的转动惯量，k₁为车辆前轮总侧偏刚度，k₂为车辆后轮总侧偏刚度。

7.根据权利要求6所述的线控四轮驱动轮毂电机电动汽车节能控制方法，其特征在于，根据所述第一横摆力矩以及第二横摆力矩得到的所述附加横摆力矩表示为：

其中，

为所述附加横摆力矩，c为权重分配系数；

上述权重分配系数c满足如下条件式：

8.根据权利要求1所述的线控四轮驱动轮毂电机电动汽车节能控制方法，其特征在于，在所述步骤三中，所述各轮毂电机对应的理想转矩的计算公式为：

T_di＝T_oζ_i

其中，各轮胎对应的力矩矩阵表示为：

各轮毂电机对应的理想功率输出值为：

其中，T_di为各轮毂电机对应的理想转矩，其中T_d1，T_d2，T_d3，T_d4分别表示汽车左前轮轮毂电机的理想转矩、右前轮轮毂电机的理想转矩、左后轮轮毂电机的理想转矩以及右后轮轮毂电机的理想转矩，T_o为启动转矩值，

为四轮独立驱动系统和四轮独立制动系统力矩矩阵，ζ^-以及ζ⁺为四轮独立驱动系统和四轮独立制动系统力矩矩阵ζ的上下界，W_u为轮胎效率矩阵，W_v为汽车牵引力与横摆力矩分配权重矩阵，ζ_i为各轮胎对应的力矩矩阵，其中ζ₁，ζ₂，ζ₃，ζ₄分别代表左前轮、右前轮、左后轮以及右后轮的力矩矩阵，ζ_z为汽车驱动主轴对应的力矩矩阵，β_d为理想质心侧偏角，γ_d为理想横摆角速度，P_di为汽车的理想功率输出值，ω_di为各轮毂电机对应的轮胎的理想角速度。

9.根据权利要求8所述的线控四轮驱动轮毂电机电动汽车节能控制方法，其特征在于，实际驱动功率输出值表示为：

其中，P_i为实际驱动功率输出值，T_i为所检测到的各轮毂电机对应的实际转矩，ω_i为各轮毂电机对应的轮胎的实际角速度，f为最大路面附着力，u为纵向车速。

10.一种线控四轮驱动轮毂电机电动汽车节能控制系统，其特征在于，所述系统包括：

第一计算模块，用于根据车速传感器以及方向盘转角传感器，分别检测得到汽车在行驶状态下的纵向车速以及前轮转向角，根据所述纵向车速以及所述前轮转向角，联合二自由度车辆参考模型，分别计算得到理想质心侧偏角以及理想横摆角速度；

第二计算模块，用于将所述理想质心侧偏角与实际质心侧偏角作差得到质心侧偏角差值，以及将所述理想横摆角速度与实际横摆角速度作差得到横摆角速度差值，再根据所述质心侧偏角差值以及所述横摆角速度差值，计算得到整车稳定所需的附加横摆力矩；

第三计算模块，用于根据所述附加横摆力矩、所述理想质心侧偏角以及所述理想横摆角速度计算得到各轮毂电机对应的理想转矩，根据各所述轮毂电机对应的理想转矩，计算得到理想驱动功率输出值；

节能控制模块，用于检测得到各轮毂电机对应的实际转矩，结合最大路面附着力，输入至实际转矩功率经验模型中，以计算得到对应的实际驱动功率输出值，并将所述实际驱动功率输出值与所述理想驱动功率输出值的功率差值设置在预设范围内，以实现节能控制。

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