CN114734832A - 分布式三电机的驱动转矩矢量分配方法及装置、电动汽车 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了分布式三电机的驱动转矩矢量分配方法及装置、电动汽车，涉及电动汽车技术领域。本发明根据质心车速、前轮转角及实际横摆角速度，计算车辆所需的直接横摆力矩，根据需求驱动转矩及直接横摆力矩，确定前轴电机驱动转矩、左后轮电机驱动转矩和右后轮电机驱动转矩，可以给前轴电机和两个轮毂电机合理分配驱动转矩，得到不同的轮胎纵向力，实现车辆横摆转矩控制，能够有效减小车辆响应迟滞、提高横摆角速度稳态增益、减少转向盘峰值转角、减轻驾驶员操作负担等功能，同时降低速度损失，提高了车辆操纵稳定性。

Description

分布式三电机的驱动转矩矢量分配方法及装置、电动汽车
技术领域
本发明涉及电动汽车驱动技术领域，尤其涉及分布式三电机的驱动转矩矢量分配方法及装置、电动汽车。
背景技术
分布式驱动电动汽车的主要结构特征是将驱动电机直接安装在驱动轮内或者驱动轮附近，取消了换档操纵装置、离合器等传动部件，消除了机械传动链，具有驱动传动链短、传动效率高、结构紧凑等突出优点；同时利用分布式驱动电动汽车电机力矩响应迅速及力矩独立可控的特点，可以进行驱动防滑、制动防抱死及操纵稳定性控制。
轮毂电机驱动是将驱动电机置于车轮轮辋内，是分布式驱动的一种重要体现形式，前轴采用集中式驱动，后轮采用轮毂电机驱动，不仅可以体现分布式驱动优点，实现精确的车辆主动安全控制以及高品质的驾驶体验，还避免了簧下质量增加对转向系统的影响以及复杂的轮端布置，是分布式驱动迈向量产最为可能的体现形式之一。目前基于分布三电机驱动的转矩矢量控制方案少，如何提供一种合适的分布式驱动转矩优化分配策略，以提高车辆的操纵稳定性，已经成为本领域技术人员急需解决的技术问题。
发明内容
本发明通过提供分布式三电机的驱动转矩矢量分配方法及装置、电动汽车，解决了如何分配分布式三电机的驱动转矩以提高车辆操纵稳定性的技术问题。
一方面，本发明实施例提供如下技术方案：
一种分布式三电机的驱动转矩矢量分配方法，包括：
获取车辆的质心车速、前轮转角、实际横摆角速度和需求驱动转矩；
根据所述质心车速、所述前轮转角及所述实际横摆角速度，计算车辆所需的直接横摆力矩；
根据所述需求驱动转矩及所述直接横摆力矩，确定前轴电机驱动转矩、左后轮电机驱动转矩和右后轮电机驱动转矩。
优选的，所述根据所述质心车速、所述前轮转角及所述实际横摆角速度，计算车辆所需的直接横摆力矩，包括：
根据所述质心车速及所述前轮转角，计算车辆所需的前馈控制横摆力矩；
根据所述前轮转角及所述实际横摆角速度，计算车辆所需的附加横摆力矩；
根据所述前馈控制横摆力矩及所述附加横摆力矩计算所述直接横摆力矩。
优选的，所述根据所述质心车速及所述前轮转角，计算车辆所需的前馈控制横摆力矩，包括：
根据所述质心车速计算前馈系数；
根据所述前馈系数及所述前轮转角计算所述前馈控制横摆力矩。
优选的，所述根据所述前轮转角及所述实际横摆角速度，计算车辆所需的附加横摆力矩，包括：
根据所述前轮转角及所述实际横摆角速度计算参考横摆角速度；
根据所述实际横摆角速度及所述参考横摆角速度计算横摆角速度误差；
根据所述横摆角速度误差计算所述附加横摆力矩。
优选的，所述根据所述前轮转角及所述实际横摆角速度计算参考横摆角速度，包括：
获取车辆的纵向车速，根据所述纵向车速计算路面限制横摆角速度；
若所述实际横摆角速度的绝对值小于所述路面限制横摆角速度，则根据所述质心车速及所述前轮转角计算所述参考横摆角速度；
若所述实际横摆角速度的绝对值大于所述路面限制横摆角速度，则根据所述前轮转角的符号及所述路面限制横摆角速度计算所述参考横摆角速度。
优选的，所述根据所述横摆角速度误差计算所述附加横摆力矩，包括：
根据所述横摆角速度误差的符号计算所述附加横摆力矩。
优选的，所述根据所述横摆角速度误差计算所述附加横摆力矩，包括：
获取饱和函数的边界层厚度；
若所述横摆角速度误差的绝对值小于所述边界层厚度，则根据所述边界层厚度与所述横摆角速度误差的比值计算所述附加横摆力矩；
若所述横摆角速度误差的绝对值大于所述边界层厚度，则根据所述横摆角速度误差的符号计算所述附加横摆力矩。
优选的，所述根据所述横摆角速度误差计算所述附加横摆力矩，包括：
根据所述横摆角速度误差确定滑膜积分控制的误差变量，获取饱和函数的边界层厚度；
若所述误差变量的绝对值小于所述边界层厚度，则根据所述误差变量与所述边界层厚度的比值计算所述附加横摆力矩；
若所述误差变量的绝对值大于所述边界层厚度，则根据所述误差变量的符号计算所述附加横摆力矩。
优选的，所述根据所述前馈控制横摆力矩及所述附加横摆力矩计算所述直接横摆力矩，包括：
获取车辆的侧向加速度，根据所述侧向加速度确定前馈控制介入系数；
根据所述前馈控制介入系数、所述前馈控制横摆力矩及所述附加横摆力矩计算所述直接横摆力矩。
优选的，所述根据所述需求驱动转矩及所述直接横摆力矩，确定前轴电机驱动转矩、左后轮电机驱动转矩和右后轮电机驱动转矩，包括：
根据所述需求驱动转矩确定所述前轴电机驱动转矩和后轴电机驱动转矩；
根据所述直接横摆力矩及所述后轴电机驱动转矩确定所述左后轮电机驱动转矩和所述右后轮电机驱动转矩。
优选的，所述根据所述需求驱动转矩确定所述前轴电机驱动转矩和后轴电机驱动转矩，包括：
获取前轴最大驱动转矩；
若所述需求驱动转矩小于所述前轴最大驱动转矩，则将所述前轴电机驱动转矩设为所述需求驱动转矩、将所述后轴电机驱动转矩设为零；
若所述需求驱动转矩大于所述前轴最大驱动转矩，则将所述前轴电机驱动转矩设为所述前轴最大驱动转矩、将所述后轴电机驱动转矩设为所述需求驱动转矩与所述前轴最大驱动转矩的差值。
优选的，所述根据所述直接横摆力矩及所述后轴电机驱动转矩确定所述左后轮电机驱动转矩和所述右后轮电机驱动转矩，包括：
根据所述直接横摆力矩计算所述左后轮电机驱动转矩与所述右后轮电机驱动转矩的差动转矩；
根据所述差动转矩计算后轴最大驱动转矩；
若所述后轴电机驱动转矩小于所述后轴最大驱动转矩，则根据所述后轴电机驱动转矩及所述差动转矩确定所述左后轮电机驱动转矩和所述右后轮电机驱动转矩；若所述后轴电机驱动转矩大于所述后轴最大驱动转矩，则根据所述差动转矩的符号及所述后轴电机驱动转矩确定所述左后轮电机驱动转矩和所述右后轮电机驱动转矩。
另一方面，本发明实施例还提供如下技术方案：
一种分布式三电机的驱动转矩矢量分配装置，包括：
车辆参数获取模块，用于获取车辆的质心车速、前轮转角、实际横摆角速度和需求驱动转矩；
直接横摆力矩计算模块，用于根据所述质心车速、所述前轮转角及所述实际横摆角速度，计算车辆所需的直接横摆力矩；
驱动转矩确定模块，用于根据所述需求驱动转矩及所述直接横摆力矩，确定前轴电机驱动转矩、左后轮电机驱动转矩和右后轮电机驱动转矩。
另一方面，本发明实施例还提供如下技术方案：
一种电动汽车，包括上述分布式三电驱动转矩矢量分配装置。
另一方面，本发明实施例还提供如下技术方案：
一种电子设备，其特征在于，包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述程序时实现上述任一种分布式三电机的驱动转矩矢量分配方法。
另一方面，本发明实施例还提供如下技术方案：
一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质上存储有计算机程序，所述计算机程序在被处理器执行时实现上述任一种分布式三电机的驱动转矩矢量分配方法。
本发明提供的一个或多个技术方案，至少具有如下技术效果或优点：
本发明根据质心车速、前轮转角及实际横摆角速度，计算车辆所需的直接横摆力矩，根据需求驱动转矩及直接横摆力矩，确定前轴电机驱动转矩、左后轮电机驱动转矩和右后轮电机驱动转矩，可以给前轴电机和两个轮毂电机合理分配驱动转矩，得到不同的轮胎纵向力，实现车辆横摆转矩控制，能够有效减小车辆响应迟滞、提高横摆角速度稳态增益、减少转向盘峰值转角、减轻驾驶员操作负担等功能，同时降低速度损失，提高了车辆操纵稳定性。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明实施例中分布式三电机的驱动转矩矢量分配方法的流程图；
图2为本发明实施例中分布式三电机的结构示意图；
图3为本发明中车辆动力学模型的示意图；
图4为本发明实施例中前馈控制介入系数的示意图；
图5为本发明实施例中分布式三电机的驱动转矩矢量分配方法的介入与退出机制示意图；
图6为本发明实施例中分布式三电机的驱动转矩矢量分配装置的结构示意图。
具体实施方式
本发明实施例通过提供分布式三电机的驱动转矩矢量分配方法及装置、电动汽车，解决了如何分配分布式三电机的驱动转矩以提高车辆操纵稳定性的技术问题。为了更好的理解本发明的技术方案，下面将结合说明书附图以及具体的实施方式对本发明的技术方案进行详细的说明。
首先说明，本文中出现的术语“和/或”，仅仅是一种描述关联对象的关联关系，表示可以存在三种关系，例如，A和/或B，可以表示：单独存在A，同时存在A和B，单独存在B这三种情况。另外，本文中字符“/”，一般表示前后关联对象是一种“或”的关系。
如图1所示，本实施例的分布式三电机的驱动转矩矢量分配方法，包括：
步骤S1，获取车辆的质心车速、前轮转角、实际横摆角速度和需求驱动转矩；
步骤S2，根据质心车速、前轮转角及实际横摆角速度，计算车辆所需的直接横摆力矩；
步骤S3，根据需求驱动转矩及直接横摆力矩，确定前轴电机驱动转矩、左后轮电机驱动转矩和右后轮电机驱动转矩。
如图2所示，本实施例的分布式三电机包括用于驱动前轮的一个集中电机以及用于分别驱动两个后轮的两个轮毂电机，前轴电机通过减速器、差速器、传动轴将动力传递到两个前轮，后轮轮毂电机直接装在车轮里面，动力直接作用在轮端。
步骤S2中，本实施例采用线性二自由度车辆模型研究车辆稳定性，在线性二自由度车辆模型中认为车辆只作平行于地面的平面运动，且车辆的纵向车速为定值，此时车辆共有横摆角速度和质心侧偏角两个自由度，如图3所示。为了设计控制规律，对上述线性二自由度车辆模型作进一步简化，认为内外侧车轮侧偏特性一致，于是得到车辆模型的状态空间形式(公式1)：
Figure BDA0003582938000000081
y(t)＝C(x)+Du(t)；
式中，
Figure BDA0003582938000000082
C＝[0 1]，D＝0，x＝[β γ]T，u＝δf，y＝γ。
m为车辆质量，Jz为车辆的横摆转动惯量，Cf为前轴侧偏刚度，Cr为后轴侧偏刚度，lf为车辆质心到前轴的距离，lr车辆质心到后轴的距离，V为车辆质心的车速，β为车辆质心处的侧偏角，γ为车辆的实际横摆角速度，δf为车辆的前轮转角。
步骤S2包括：根据质心车速及前轮转角，计算车辆所需的前馈控制横摆力矩；根据前轮转角及实际横摆角速度，计算车辆所需的附加横摆力矩；根据前馈控制横摆力矩及附加横摆力矩计算直接横摆力矩。
步骤S2中，根据质心车速及前轮转角，计算车辆所需的前馈控制横摆力矩，包括：根据质心车速计算前馈系数；根据前馈系数及前轮转角计算前馈控制横摆力矩。
具体的，设前馈控制横摆力矩为MDF，前馈系数为Kf，MDF＝Kfδf。则车辆的横摆运动动力学方程可表示为：
Figure BDA0003582938000000083
相应的公式1中的B变更为：
Figure BDA0003582938000000091
从而可以得到前轮转角输入到实际横摆角速度响应的二阶系统传递函数(公式2)：
Figure BDA0003582938000000092
根据公式2可以将系统对前轮转角的稳态增益设计为(公式3)：
Figure BDA0003582938000000093
K为稳定性系数，可根据实际情况调整其值；l为前后轴距。当K＝0时，参考的稳态增益为车辆中性转向时的稳态增益，此时步骤S2中，根据质心车速计算前馈系数的计算公式为：
Figure BDA0003582938000000094
考虑到车辆的转向稳定性，车辆应设计为具有适度的不足转向特性，因此稳定性系数K应设置为一正常数，此时步骤S2中，根据质心车速计算前馈系数的计算公式为：
Figure BDA0003582938000000095
这样在得到对应的前馈系数Kf后，便可根据MDF＝Kfδf计算得到前馈控制横摆力矩。步骤S2中，根据前馈控制横摆力矩及附加横摆力矩计算直接横摆力矩，可直接将前馈控制横摆力矩与附加横摆力矩相加得到直接横摆力矩，但大多工况下，由于前后轴侧偏刚度变化，基于线性二自由度模型的前馈控制不再准确，施加过大的前馈控制可能反而会加剧车辆的失稳；同时为防止系统抖振，前馈控制的退出应存在过渡过程。故设计如图4所示的基于侧向加速度的前馈控制介入系数kDF，在计算直接横摆力矩时在前馈控制横摆力矩前加入前馈控制介入系数kDF，即步骤S2中，根据前馈控制横摆力矩及附加横摆力矩计算直接横摆力矩，包括：获取车辆的侧向加速度，根据侧向加速度确定前馈控制介入系数；根据前馈控制介入系数、前馈控制横摆力矩及附加横摆力矩计算直接横摆力矩。根据侧向加速度确定前馈控制介入系数，具体包括：获取路面辅助系数和重力加速度；根据路面辅助系数、重力加速度和侧向加速度确定前馈控制介入系数。具体的，设路面辅助系数为μ、重力加速度为g、侧向加速度为ay，先计算ay的绝对值与μg乘积的比值，若比值小于0.4，则前馈控制介入系数为1；ay的绝对值与μg乘积的比值在0.4-0.8之间时，前馈控制介入系数随比值的增大线性减小；在ay的绝对值与μg乘积的比值大于0.8之后，前馈控制介入系数为0。
步骤S2中，根据前轮转角及实际横摆角速度，计算车辆所需的附加横摆力矩，包括：根据前轮转角及实际横摆角速度计算参考横摆角速度；根据实际横摆角速度及参考横摆角速度计算横摆角速度误差；根据横摆角速度误差计算附加横摆力矩。步骤S2中，根据前轮转角及实际横摆角速度计算参考横摆角速度，包括：获取车辆的纵向车速，根据纵向车速计算路面限制横摆角速度；若实际横摆角速度的绝对值小于路面限制横摆角速度，则根据质心车速及前轮转角计算参考横摆角速度；若实际横摆角速度的绝对值大于路面限制横摆角速度，则根据前轮转角的符号及路面限制横摆角速度计算参考横摆角速度。
具体的，由公式3可得到参考横摆角速度：
Figure BDA0003582938000000101
即参考横摆角速度由车辆自身参数、当前车速、设定的不足转向度共同确定。同时考虑到路面条件的限制ay≤μg以及质心侧偏角较小，根据车辆二自由度单轨模型可以得到路面条件限制的横摆角速度：
Figure BDA0003582938000000111
步骤S2中，根据纵向车速计算路面限制横摆角速度的计算公式为
Figure BDA0003582938000000112
is＝0.85为预设经验值，可根据实际情况调整；Vx为车辆的纵向车速。
步骤S2中，根据质心车速及前轮转角计算参考横摆角速度、根据前轮转角的符号及路面限制横摆角速度计算参考横摆角速度的计算公式为：
Figure BDA0003582938000000113
除了车辆不足转向度与路面条件的限制，还应考虑到执行电机的输出特性约束，如果设定的不足转向度过小，使得达到一定车速后参考横摆角速度过大，超过了电机外特性所约束的转矩输出能力，则车辆无法准确跟踪给定的参考横摆角速度。此时应根据电机的外特性，对当前车速下的最大参考横摆角速度，即最小的稳定性系数K进行约束，保证横摆角速度的跟踪精度。
为提高横摆角速度误差反馈控制对建模误差和外界扰动的鲁棒性，本实施例选用滑模控制来实现车辆横摆角速度对参考横摆角速度的跟踪。
步骤S2中，根据实际横摆角速度及参考横摆角速度计算横摆角速度误差(运动跟踪误差)的计算公式为：
γe＝γ-γref；γe为横摆角速度误差。
为了能够快速到达参考状态，本实施例选择等速趋近律：
Figure BDA0003582938000000114
k>0且为常数，表示趋近滑模面的速率；k越大，趋近速度越快。
因此，施加的附加横摆力矩MDB为：
MDB＝-Jzksgn(γe)-kpsgn(γe)；kp一般在允许的控制能力范围内设计的足够大，以使误差快速收敛。
这样，步骤S2中，根据横摆角速度误差计算附加横摆力矩，可以包括：根据横摆角速度误差的符号计算附加横摆力矩。
但滑模控制的缺点是其在滑模面附近的非连续特性造成控制信号抖动，影响控制效果，为消除滑模控制器的抖动问题，本实施例采用饱和函数代替符号函数设计控制律，得到连续滑模控制律，即步骤S2中，根据横摆角速度误差计算附加横摆力矩，可以包括：获取饱和函数的边界层厚度；若横摆角速度误差的绝对值小于边界层厚度，则根据边界层厚度与横摆角速度误差的比值计算附加横摆力矩；若横摆角速度误差的绝对值大于边界层厚度，则根据横摆角速度误差的符号计算附加横摆力矩。具体公式为：
Figure BDA0003582938000000121
θ＞0为饱和函数的边界层厚度，θ过大会导致控制信号的不稳定，过小会使控制信号出现抖动。
采用饱和函数能够改善抖振，但同时会产生跟踪误差，滑模积分控制可以改善边界层内响应、减小误差。此外，考虑到积分饱和，设计抗积分饱和滑模控制器，即步骤S2中，根据横摆角速度误差计算附加横摆力矩，可以包括：根据横摆角速度误差确定滑膜积分控制的误差变量，获取饱和函数的边界层厚度；若误差变量的绝对值小于边界层厚度，则根据误差变量与边界层厚度的比值计算附加横摆力矩；若误差变量的绝对值大于边界层厚度，则根据误差变量的符号计算附加横摆力矩。
具体的，根据横摆角速度误差确定滑膜积分控制的误差变量的公式为：
s＝γe+kiσ；s为滑膜积分控制的误差变量；ki为误差积分的控制系数，为正常数；σ动态为：
Figure BDA0003582938000000131
因此，增加抗积分饱和后的运动跟踪附加横摆力矩为：
Figure BDA0003582938000000132
当控制误差|s|≥θ时，MDB＝-kpsgn(s)，使误差迅速逼近滑模面；当|s|＜θ时，
Figure BDA0003582938000000133
有：
Figure BDA0003582938000000134
积分项ki能够帮助控制减小误差，改善滑模面内的控制效果，一般ki越大，稳态误差越小，但会增大调节时间。
最终可得到根据前馈控制介入系数、前馈控制横摆力矩及附加横摆力矩计算直接横摆力矩的公式为：MD＝kDF·MDF+MDB，MD为直接横摆力矩。
步骤S3包括：根据需求驱动转矩确定前轴电机驱动转矩和后轴电机驱动转矩；根据直接横摆力矩及后轴电机驱动转矩确定左后轮电机驱动转矩和右后轮电机驱动转矩。
步骤S3中，根据需求驱动转矩确定前轴电机驱动转矩和后轴电机驱动转矩，包括：获取前轴最大驱动转矩；若需求驱动转矩小于前轴最大驱动转矩，则将前轴电机驱动转矩设为需求驱动转矩、将后轴电机驱动转矩设为零；若需求驱动转矩大于前轴最大驱动转矩，则将前轴电机驱动转矩设为前轴最大驱动转矩、将后轴电机驱动转矩设为需求驱动转矩与前轴最大驱动转矩的差值。
具体的，定义驾驶员的需求驱动转矩为Treq，分配到前后轴的驱动转矩为Treq,f(即前轴电机驱动转矩)、Treq,r(即后轴电机驱动转矩)，由电机外特性确定前轴所能提供的最大驱动转矩(即前轴最大驱动转矩)为Tf,max。将驱动转矩优先分配给前轴有利于车辆操纵性的改善；同时尽量将驱动转矩分配给前轴，有利于减少对于后轴差动转矩需要的影响。
若0≤Treq≤Tf,max，此时驾驶员的驱动转矩需求较低，前轴电机能满足驾驶员的驱动力需求，故尽量将驱动转矩分配给前轴。此时两轴的驱动转矩分别为：
Figure BDA0003582938000000141
若Treq≥Tf,max，此时前轴电机不能满足驾驶员的驱动力需求，需要将部分驱动转矩分配给后轴。两轴的驱动转矩分别为：
Figure BDA0003582938000000142
步骤S3中，根据直接横摆力矩及后轴电机驱动转矩确定左后轮电机驱动转矩和右后轮电机驱动转矩，包括：根据直接横摆力矩计算左后轮电机驱动转矩与右后轮电机驱动转矩的差动转矩；根据差动转矩计算后轴最大驱动转矩；若后轴电机驱动转矩小于后轴最大驱动转矩，则根据后轴电机驱动转矩及差动转矩确定左后轮电机驱动转矩和右后轮电机驱动转矩；若后轴电机驱动转矩大于后轴最大驱动转矩，则根据差动转矩的符号及后轴电机驱动转矩确定左后轮电机驱动转矩和右后轮电机驱动转矩。
具体的，定义差动转矩为：
ΔTr＝Trr-Trl；Trr、Trl分别为右后轮电机驱动转矩、左后轮电机驱动转矩。
根据直接横摆力矩计算差动转矩的公式为：
Figure BDA0003582938000000151
b为后轮距，rw为车轮滚动半径。
保证一定的差动转矩下，后轴能产生的最大驱动转矩(即后轴最大驱动转矩)为Tr,max，根据差动转矩计算后轴最大驱动转矩的公式为：
Tr，max＝2Tmax-|ΔTr|；Tmax为系统最大驱动转矩。
驾驶员在转向过程的加速意图要得到保证，否则驾驶员会感到动力性的丧失；但同时应优先利用电机产生差动转矩后剩余的能力产生加速，以尽量减小加速对操纵性改善效果的削弱。
当Treq,r＜Tr,max时，驱动转矩与差动转矩需求均可以满足，左右后轮电机的驱动转矩为：
Figure BDA0003582938000000152
Figure BDA0003582938000000153
当Treq,r＞Tr,max时，驱动转矩与差动转矩需求不能同时满足，优先保证驱动转矩需求，左右车轮的转矩为：
Figure BDA0003582938000000154
Figure BDA0003582938000000155
本实施例的分布式三电机的驱动转矩矢量分配方法的使能条件是：驱动电机无故障，BMS无故障，高压继电器闭合，挂D档。退出条件是电机，BMS故障等。为避免分布式三电机的驱动转矩矢量分配方法介入退出时的转矩剧烈波动，需要设置电机转矩变化速率约束Trate—torque。前馈控制介入时会造成较大的转矩阶跃，此时需要根据电机的特性对转矩变化速率进行约束。
分布式三电机的驱动转矩矢量分配方法的介入与退出机制如图5所示，定义当flag为1时控制介入，当flag为0时控制退出(使横摆角速度跟踪模块disable，即ΔTr＝0)。当驾驶员踩下制动踏板，控制算法退出。由于该操纵稳定性控制策略主要针对中高车速下的转弯工况，所以当车速低3m/s时，控制算法退出。并考虑到实际传感器信号的波动，防止直行工况时的误介入，设计当方向盘转角绝对值连续累计10个控制周期小于10deg时，控制退出。
由上文可知，本实施例根据质心车速、前轮转角及实际横摆角速度，计算车辆所需的直接横摆力矩，根据需求驱动转矩及直接横摆力矩，确定前轴电机驱动转矩、左后轮电机驱动转矩和右后轮电机驱动转矩，可以给前轴电机和两个轮毂电机合理分配驱动转矩，得到不同的轮胎纵向力，实现车辆横摆转矩控制，能够有效减小车辆响应迟滞、提高横摆角速度稳态增益、减少转向盘峰值转角、减轻驾驶员操作负担等功能，同时降低速度损失，提高了车辆操纵稳定性。
如图6所示，本实施例还提供一种分布式三电机的驱动转矩矢量分配装置，包括：车辆参数获取模块，用于获取车辆的质心车速、前轮转角、实际横摆角速度和需求驱动转矩；
直接横摆力矩计算模块，用于根据质心车速、前轮转角及实际横摆角速度，计算车辆所需的直接横摆力矩；
驱动转矩确定模块，用于根据需求驱动转矩及直接横摆力矩，确定前轴电机驱动转矩、左后轮电机驱动转矩和右后轮电机驱动转矩。
本实施例的分布式三电机的驱动转矩矢量分配装置根据质心车速、前轮转角及实际横摆角速度，计算车辆所需的直接横摆力矩，根据需求驱动转矩及直接横摆力矩，确定前轴电机驱动转矩、左后轮电机驱动转矩和右后轮电机驱动转矩，可以给前轴电机和两个轮毂电机合理分配驱动转矩，得到不同的轮胎纵向力，实现车辆横摆转矩控制，能够有效减小车辆响应迟滞、提高横摆角速度稳态增益、减少转向盘峰值转角、减轻驾驶员操作负担等功能，同时降低速度损失，提高了车辆操纵稳定性。
本实施例还提供一种电动汽车，包括上述分布式三电机的驱动转矩矢量分配装置。本实施例的电动汽车根据质心车速、前轮转角及实际横摆角速度，计算车辆所需的直接横摆力矩，根据需求驱动转矩及直接横摆力矩，确定前轴电机驱动转矩、左后轮电机驱动转矩和右后轮电机驱动转矩，可以给前轴电机和两个轮毂电机合理分配驱动转矩，得到不同的轮胎纵向力，实现车辆横摆转矩控制，能够有效减小车辆响应迟滞、提高横摆角速度稳态增益、减少转向盘峰值转角、减轻驾驶员操作负担等功能，同时降低速度损失，提高了车辆操纵稳定性。
基于与前文所述的分布式三电机的驱动转矩矢量分配方法同样的发明构思，本实施例还提供一种电子设备，包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述程序时实现前文所述的分布式三电机的驱动转矩矢量分配方法的任一方法的步骤。
其中，总线架构(用总线来代表)，总线可以包括任意数量的互联的总线和桥，总线将包括由处理器代表的一个或多个处理器和存储器代表的存储器的各种电路链接在一起。总线还可以将诸如外围设备、稳压器和功率管理电路等之类的各种其他电路链接在一起，这些都是本领域所公知的，因此，本文不再对其进行进一步描述。总线接口在总线和接收器和发送器之间提供接口。接收器和发送器可以是同一个元件，即收发机，提供用于在传输介质上与各种其他装置通信的单元。处理器负责管理总线和通常的处理，而存储器可以被用于存储处理器在执行操作时所使用的数据。
由于本实施例所介绍的电子设备为实施本发明实施例中分布式三电机的驱动转矩矢量分配方法所采用的电子设备，故而基于本发明实施例中所介绍的分布式三电机的驱动转矩矢量分配方法，本领域所属技术人员能够了解本实施例的电子设备的具体实施方式以及其各种变化形式，所以在此对于该电子设备如何实现本发明实施例中的方法不再详细介绍。只要本领域所属技术人员实施本发明实施例中分布式三电机的驱动转矩矢量分配方法所采用的电子设备，都属于本发明所欲保护的范围。
基于与上述分布式三电机的驱动转矩矢量分配方法同样的发明构思，本发明还提供一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质上存储有计算机程序，所述计算机程序在被处理器执行时实现上述任一分布式三电机的驱动转矩矢量分配方法。
本领域内的技术人员应明白，本发明的实施例可提供为方法、系统、或计算机程序产品。因此，本发明可采用完全硬件实施例、完全软件实施例、或结合软件和硬件方面的实施例的形式。而且，本发明可采用在一个或多个其中包含有计算机可用程序代码的计算机可用存储介质(包括但不限于磁盘存储器、CD-ROM、光学存储器等)上实施的计算机程序产品的形式。
本发明是参照根据本发明实施例的方法、设备(系统)、和计算机程序产品的流程图和/或方框图来描述的。应理解可由计算机程序指令实现流程图和/或方框图中的每一流程和/或方框、以及流程图和/或方框图中的流程和/或方框的结合。可提供这些计算机程序指令到通用计算机、专用计算机、嵌入式处理机或其他可编程数据处理设备的处理器以产生一个机器，使得通过计算机或其他可编程数据处理设备的处理器执行的指令产生用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的装置。
这些计算机程序指令也可存储在能引导计算机或其他可编程数据处理设备以特定方式工作的计算机可读存储器中，使得存储在该计算机可读存储器中的指令产生包括指令装置的制造品，该指令装置实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能。
这些计算机程序指令也可装载到计算机或其他可编程数据处理设备上，使得在计算机或其他可编程设备上执行一系列操作步骤以产生计算机实现的处理，从而在计算机或其他可编程设备上执行的指令提供用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的步骤。
尽管已描述了本发明的优选实施例，但本领域内的技术人员一旦得知了基本创造性概念，则可对这些实施例作出另外的变更和修改。所以，所附权利要求意欲解释为包括优选实施例以及落入本发明范围的所有变更和修改。
显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。

Claims (16)

1.一种分布式三电机的驱动转矩矢量分配方法，其特征在于，包括：
获取车辆的质心车速、前轮转角、实际横摆角速度和需求驱动转矩；
根据所述质心车速、所述前轮转角及所述实际横摆角速度，计算车辆所需的直接横摆力矩；
根据所述需求驱动转矩及所述直接横摆力矩，确定前轴电机驱动转矩、左后轮电机驱动转矩和右后轮电机驱动转矩。
2.如权利要求1所述的分布式三电机的驱动转矩矢量分配方法，其特征在于，所述根据所述质心车速、所述前轮转角及所述实际横摆角速度，计算车辆所需的直接横摆力矩，包括：
根据所述质心车速及所述前轮转角，计算车辆所需的前馈控制横摆力矩；
根据所述前轮转角及所述实际横摆角速度，计算车辆所需的附加横摆力矩；
根据所述前馈控制横摆力矩及所述附加横摆力矩计算所述直接横摆力矩。
3.如权利要求2所述的分布式三电机的驱动转矩矢量分配方法，其特征在于，所述根据所述质心车速及所述前轮转角，计算车辆所需的前馈控制横摆力矩，包括：根据所述质心车速计算前馈系数；
根据所述前馈系数及所述前轮转角计算所述前馈控制横摆力矩。
4.如权利要求2所述的分布式三电机的驱动转矩矢量分配方法，其特征在于，所述根据所述前轮转角及所述实际横摆角速度，计算车辆所需的附加横摆力矩，包括：
根据所述前轮转角及所述实际横摆角速度计算参考横摆角速度；
根据所述实际横摆角速度及所述参考横摆角速度计算横摆角速度误差；
根据所述横摆角速度误差计算所述附加横摆力矩。
5.如权利要求4所述的分布式三电机的驱动转矩矢量分配方法，其特征在于，所述根据所述前轮转角及所述实际横摆角速度计算参考横摆角速度，包括：
获取车辆的纵向车速，根据所述纵向车速计算路面限制横摆角速度；
若所述实际横摆角速度的绝对值小于所述路面限制横摆角速度，则根据所述质心车速及所述前轮转角计算所述参考横摆角速度；
若所述实际横摆角速度的绝对值大于所述路面限制横摆角速度，则根据所述前轮转角的符号及所述路面限制横摆角速度计算所述参考横摆角速度。
6.如权利要求4所述的分布式三电机的驱动转矩矢量分配方法，其特征在于，所述根据所述横摆角速度误差计算所述附加横摆力矩，包括：
根据所述横摆角速度误差的符号计算所述附加横摆力矩。
7.如权利要求4所述的分布式三电机的驱动转矩矢量分配方法，其特征在于，所述根据所述横摆角速度误差计算所述附加横摆力矩，包括：
获取饱和函数的边界层厚度；
若所述横摆角速度误差的绝对值小于所述边界层厚度，则根据所述边界层厚度与所述横摆角速度误差的比值计算所述附加横摆力矩；
若所述横摆角速度误差的绝对值大于所述边界层厚度，则根据所述横摆角速度误差的符号计算所述附加横摆力矩。
8.如权利要求4所述的分布式三电机的驱动转矩矢量分配方法，其特征在于，所述根据所述横摆角速度误差计算所述附加横摆力矩，包括：
根据所述横摆角速度误差确定滑膜积分控制的误差变量，获取饱和函数的边界层厚度；
若所述误差变量的绝对值小于所述边界层厚度，则根据所述误差变量与所述边界层厚度的比值计算所述附加横摆力矩；
若所述误差变量的绝对值大于所述边界层厚度，则根据所述误差变量的符号计算所述附加横摆力矩。
9.如权利要求2所述的分布式三电机的驱动转矩矢量分配方法，其特征在于，所述根据所述前馈控制横摆力矩及所述附加横摆力矩计算所述直接横摆力矩，包括：获取车辆的侧向加速度，根据所述侧向加速度确定前馈控制介入系数；
根据所述前馈控制介入系数、所述前馈控制横摆力矩及所述附加横摆力矩计算所述直接横摆力矩。
10.如权利要求1所述的分布式三电机的驱动转矩矢量分配方法，其特征在于，所述根据所述需求驱动转矩及所述直接横摆力矩，确定前轴电机驱动转矩、左后轮电机驱动转矩和右后轮电机驱动转矩，包括：
根据所述需求驱动转矩确定所述前轴电机驱动转矩和后轴电机驱动转矩；
根据所述直接横摆力矩及所述后轴电机驱动转矩确定所述左后轮电机驱动转矩和所述右后轮电机驱动转矩。
11.如权利要求10所述的分布式三电机的驱动转矩矢量分配方法，其特征在于，所述根据所述需求驱动转矩确定所述前轴电机驱动转矩和后轴电机驱动转矩，包括：
获取前轴最大驱动转矩；
若所述需求驱动转矩小于所述前轴最大驱动转矩，则将所述前轴电机驱动转矩设为所述需求驱动转矩、将所述后轴电机驱动转矩设为零；
若所述需求驱动转矩大于所述前轴最大驱动转矩，则将所述前轴电机驱动转矩设为所述前轴最大驱动转矩、将所述后轴电机驱动转矩设为所述需求驱动转矩与所述前轴最大驱动转矩的差值。
12.如权利要求10所述的分布式三电机的驱动转矩矢量分配方法，其特征在于，所述根据所述直接横摆力矩及所述后轴电机驱动转矩确定所述左后轮电机驱动转矩和所述右后轮电机驱动转矩，包括：
根据所述直接横摆力矩计算所述左后轮电机驱动转矩与所述右后轮电机驱动转矩的差动转矩；
根据所述差动转矩计算后轴最大驱动转矩；
若所述后轴电机驱动转矩小于所述后轴最大驱动转矩，则根据所述后轴电机驱动转矩及所述差动转矩确定所述左后轮电机驱动转矩和所述右后轮电机驱动转矩；若所述后轴电机驱动转矩大于所述后轴最大驱动转矩，则根据所述差动转矩的符号及所述后轴电机驱动转矩确定所述左后轮电机驱动转矩和所述右后轮电机驱动转矩。
13.一种分布式三电机的驱动转矩矢量分配装置，其特征在于，包括：
车辆参数获取模块，用于获取车辆的质心车速、前轮转角、实际横摆角速度和需求驱动转矩；
直接横摆力矩计算模块，用于根据所述质心车速、所述前轮转角及所述实际横摆角速度，计算车辆所需的直接横摆力矩；
驱动转矩确定模块，用于根据所述需求驱动转矩及所述直接横摆力矩，确定前轴电机驱动转矩、左后轮电机驱动转矩和右后轮电机驱动转矩。
14.一种电动汽车，其特征在于，包括权利要求13所述的分布式三电机的驱动转矩矢量分配装置。
15.一种电子设备，其特征在于，包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述程序时实现权利要求1-12中任一项权利要求所述的分布式三电机的驱动转矩矢量分配方法。
16.一种计算机可读存储介质，其特征在于，所述计算机可读存储介质上存储有计算机程序，所述计算机程序在被处理器执行时实现权利要求1-12中任一项权利要求所述的分布式三电机的驱动转矩矢量分配方法。
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