CN1975375A - 四轮驱动电动汽车的路面附着系数辨识方法 - Google Patents

四轮驱动电动汽车的路面附着系数辨识方法 Download PDF

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万钢
余卓平
左建令
张立军
熊璐
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SHANGHAI FUEL CELL VEHICLE POWERTRAIN CO Ltd
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Abstract

本发明公开了一种四轮驱动电动汽车的路面附着系数辨识方法，其具体步骤如下：1.计算车轮的利用附着系数：根据轮速传感器测得的轮速、电机实际输出力矩以及车轮垂直载荷的大小，计算出各个车轮的利用附着系数；2.判断车轮的利用附着系数是否接近路面峰值附着系数：如果接近峰值附着系数则取当前轮胎利用附着系数为路面峰值附着系数；如果没有接近峰值附着系数则路面附峰值附着系数为高附着系数，并重新进行下一轮估算。该方法能够在轮胎与路面之间的附着系数即将达到峰值时候估算出该附着系数的大小，从而控制电机驱动力矩的大小，使得车辆稳定性控制装置发挥更好的控制效果。

Description

四轮驱动电动汽车的路面附着系数辨识方法
                        技术领域
本发明涉及一种电动汽车的路面辨识方法，更具体地说，它涉及一种主要应用于四轮独立驱动电动汽车的路面附着系数估算方法。
                        背景技术
随着汽车保有量的增加，能源、环保等问题逐渐成为汽车行业发展的主要障碍。近二十多年来，西方工业发达国家政府把电动汽车的研究开发看作解决环境问题和能源问题的一种有效手段，在经济上给予大力支持。研发燃料电池汽车、电动汽车等新能源车辆的研发进一步加快。
四轮轮边驱动电动汽车在节能环保上有着独特的优势，它的四个车轮驱动力矩可以独立控制，从而使得综合地盘控制技术更加方便。但是四轮驱动汽车没有非驱动轮，准确的车速难以直接得到，这就使得传统的基于滑移率控制的控制方法难以在四轮驱动电动车辆上得到有效应用。如果能够估算出车辆当前行驶路面的附着系数，就可以根据路面附着系数大小直接控制电机驱动力矩，从而保证车辆良好的动力性和行驶稳定性。
                        发明内容
本发明要解决的技术问题是提供一种四轮驱动电动汽车的路面附着系数辨识方法，通过四个车轮的驱动力矩、车轮转速、估算的车轮载荷等参数估算出当前路面附着系数的大小，从而更方便的对车辆实施控制，提高车辆的行驶稳定性。
为了解决上述技术问题，本发明提供一种四轮驱动电动汽车的路面附着系数辨识方法，其具体步骤如下：
1.计算车轮的利用附着系数
根据轮速传感器测得的轮速、电机实际输出力矩以及车轮垂直载荷的大小，计算出各个车轮的利用附着系数；
2.判断车轮的利用附着系数是否接近路面峰值附着系数
如果接近峰值附着系数则取当前轮胎利用附着系数为路面峰值附着系数；如果没有接近峰值附着系数则路面附峰值附着系数为高附着系数，并重新进行下一轮估算。
上述步骤1中，电机实际输出力矩是通过电机驱动器测量电机电流大小，再根据电机电流确定电机当前的驱动力矩；
上述步骤2中，车轮的利用附着系数与路面峰值附着系数的比较具体方法：比较车轮当量加速度和车身加速度大小，取η＝(aw-a)/aw，其中，aw为车轮当量加速度，a为车身加速度；如果η＞η0，侧取当前轮胎利用附着系数为路面峰值附着系数，并将该估算结果维持一定时间；设定的维持时间过后，将路面附着系数估算结果恢复到系统设定的高附着系数值，并重新进行下一轮估算。
本发明的车速估算方法应用于四轮独立驱动电动汽车，可以取得如下有益效果：
提高车辆的行驶稳定性，该方法能够在轮胎与路面之间的附着系数即将达到峰值时候估算出该附着系数的大小，从而控制电机驱动力矩的大小，使得车辆稳定性控制装置发挥更好的控制效果。
                        附图说明
图1是发明的车速估算算法总体结构原理图；
其中：1代表车速估算模块；2代表车辆控制器；3代表轮毂电机，共4只；4代表车轮；5代表轮速传感器。v为估算车速；Tcmd为驾驶员油门指令；Td′为控制器输出驱动力矩指令；Td为电机输出力矩；Tf为轮胎滚动阻力矩；ω为车轮转速；ω*为传感器测量轮速
图2是一种可能的附着系数估算算法逻辑框图；
其中：箭头代表信号流向，i＝1，2，3，4分别代表四个车轮，框图代表各个计算模块，Ti代表第i个车轮驱动力矩；ωi代表第i个车轮的转速；R代表车轮滚动半径；v代表车速；Fzi代表第i个车轮的轮胎垂直载荷；μi代表第i个车轮的利用附着系数； 代表系统估算附着系数。
图3是轮胎稳定附着区(B区)域与非稳定附着区(C区)示意图。
其中：λ代表滑移率，μ代表附着系数。
                        具体实施方式
下面结合附图与实施例对本发明作进一步的说明。
如图1所示，该估算方法根据轮速传感器测得的轮速、电机实际输出力矩(可以通过电机控制器，根据电机电流大小获得)以及车轮垂直载荷的大小，计算各个车轮的利用附着系数。再跟据当前车轮的运动信息判断该附着系数是否接近与路面峰值附着系数，如果已经接近与峰值附着系数则认为该附着系数就是路面峰值附着系数；如果没有接近峰值附着系数则认为路面附峰值附着系数为高附着系数。
具体步骤如下：
(1)测量各个车轮转动角速度，计算车轮当量加速度；
(2)通过电机驱动器测量电机电流大小，根据电机电流确定电机当前的驱动力矩；
(3)通过传感器测量车身加速度，或者根据电机驱动力矩计算车身应有的加速度；
(4)估算各个车轮的轮胎垂直载荷；
(5)根据估算的电机驱动力矩和估算的轮胎载荷估算轮胎利用附着系数；
(6)比较车轮当量加速度和车身加速度大小，取η＝(aw-a)/aw，其中，aw为车轮当量加速度，a为车身加速度；
(7)如果η＞η0，侧取当前轮胎利用附着系数为路面峰值附着系数，并将该估算结果维持一定时间(如1秒、3秒或更长时间，可以根据调试结果而定)；
(8)设定的维持时间过后，将路面附着系数估算结果恢复到系统设定的高附着系数值，并重新进行下一轮估算。
本发明的一种可能的附着系数估算算法，如图2所示。
如图3所示，当附着曲线越过峰值点后轮胎将进入非稳定附着区域，滑移率迅速增大。本识别算法就是识别出A点附近的附着系数，并将其作为路面峰值附着系数。

Claims (3)

1.一种四轮驱动电动汽车的路面附着系数辨识方法，其特征在于，具体步骤如下：
(1)计算车轮的利用附着系数
根据轮速传感器测得的轮速、电机实际输出力矩以及车轮垂直载荷的大小，计算出各个车轮的利用附着系数；
(2)判断车轮的利用附着系数是否接近路面峰值附着系数
如果接近峰值附着系数则取当前轮胎利用附着系数为路面峰值附着系数；如果没有接近峰值附着系数则路面附峰值附着系数为高附着系数，并重新进行下一轮估算。
2.根据权利要求1所述的四轮驱动电动汽车的路面附着系数辨识方法，其特征在于，所述电机实际输出力矩是通过电机驱动器测量电机电流大小，再根据电机电流确定电机当前的驱动力矩。
3.根据权利要求1所述的四轮驱动电动汽车的路面附着系数辨识方法，其特征在于，所述车轮的利用附着系数与路面峰值附着系数的比较具体方法是：比较车轮当量加速度和车身加速度大小，取η＝(aw-a)/aw，其中，aw为车轮当量加速度，a为车身加速度；如果η＞η0，侧取当前轮胎利用附着系数为路面峰值附着系数，并将该估算结果维持一定时间；设定的维持时间过后，将路面附着系数估算结果恢复到系统设定的高附着系数值，并重新进行下一轮估算。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101650267B (zh) * 2008-08-12 2011-06-08 株式会社神户制钢所 轮胎试验机的驱动控制方法及轮胎试验机
CN102768177A (zh) * 2012-07-12 2012-11-07 吉林大学 一种路面附着系数实时检测方法与测试系统
CN105606530A (zh) * 2016-01-28 2016-05-25 江苏大学 一种路面峰值附着系数测试装置及方法

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