双侧独立电驱动履带车电机转矩计算方法.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN114228510A(43)申请公布日2022.03.25(21)申请号202111683681.2(22)申请日2021.12.30(71)申请人江苏英拓动力科技有限公司地址213300江苏省常州市溧阳市昆仑街道码头西街618号1幢503室(72)发明人赵坤王伟(74)专利代理机构南京勤行知识产权代理事务所(普通合伙)32397代理人罗柱平(51)Int.Cl.B60L15/20(2006.01)B60L15/38(2006.01)权利要求书3页说明书7页附图1页(54)发明名称双侧独立电驱动履带车电机转矩计算方法(57)摘要本发明涉及无人履带车辆控制技术领域，具体涉及一种双侧独立电驱动履带车电机转矩计算方法，基于双侧独立电驱动履带车动力传动系统实现，所述计算方法上层接口为车速、曲率、档位、模式，所述计算方法下层接口为驱动电机目标转矩；先根据期望车速和期望曲率得到驱动电机的期望转速；再根据驱动电机转速计算得到稳态条件下驱动电机的期望转矩，即前馈转矩；然后根据电机期望转速与实际转速的差值利用PID控制得到其补偿转矩，即反馈转矩；最后，根据电机本身的转矩约束、电池组的功率约束以及转矩变化率约束等，得到驱动电机的实际控制转矩；本发明能够应用于无人平台，针对不同行车工况提高驱动电机扭矩的自适应性，提高整车响应能力，降低超调量。CN114228510ACN114228510A权利要求书1/3页1.双侧独立电驱动履带车电机转矩计算方法，其特征在于：所述计算方法上层接口为车速、曲率、档位、模式，所述计算方法下层接口为驱动电机目标转矩，所述上层接口接受来自遥控系统/自主驾驶系统控制指令，包括车速、曲率、档位、模式四个信号，所述车速信号为整车目标纵向车速；所述曲率信号为整车目标曲率；所述档位信号包括空挡、前进挡、后退档和中心转向档；所述模式包括普通模式和越野模式，所述普通模式用于正常行车使用，所述越野模式用于特种工况使用；所述下层接口为整车控制器根据当前控制指令和整车实际状态计算最优的转矩，并下发给驱动电机控制器的目标转矩，包括：期望转速计算、前馈转矩计算、反馈转矩计算以及动态转矩约束。所述计算方法的步骤如下：步骤一：进行期望转速计算，根据两侧电机的转速，计算得到车速和曲率，如下：式中：v——车速，单位：km/h；n1、n2——两侧驱动电机转速，单位：r/min；rz——驱动轮有效半径，单位：m；ic——电机到驱动轮减速比；ρ——曲率，单位：1/m；B——履带中心距，单位：m。根据上述公式，计算得到两侧电机期望转速与期望车速、期望曲率的关系，如下：式中，nreq1、nreq2——两侧电机期望转速，单位：r/min；vreq——期望车速，单位：km/h；ρreq——期望曲率，单位：1/m。步骤二：进行前馈转矩计算，根据两侧电机的期望转速，得到稳态条件下两电机的期望转矩，作为转矩控制算法中的前馈转矩。根据期望曲率的不同，前馈转矩的计算公式有所不同，如下：如果ρreq＜2/B，则有：如果ρreq≥2/B，则有：2CN114228510A权利要求书2/3页式中，Treq1、Treq2——两侧电机的前馈转矩，单位：N·m；f——路面滚动阻力系数；μ——路面转向阻力系数；L——履带接地长，单位：m。步骤三：进行反馈转矩计算，根据电机的期望转速与实际转速的差值，利用PID控制算法分别得到两侧电机的反馈转矩，如下：式中，Tdet1、Tdet2——两侧电机的反馈转矩，单位：N·m；nact1、nact2——两侧电机的实际转速，单位：r/min；KP1、KP2——PID控制的比例系数；KI1、KI2——PID控制的积分系数；KD1、KD2——PID控制的微分系数。步骤四：进行转矩动态约束，包括：电机本身的转矩约束、电池组的功率约束以及转矩变化率约束。电机本身的转矩约束与其实际转速有关，如下：|Treq1|≤Tmax1＝f(nact1)|Treq2|≤Tmax2＝f(nact2)式中，Tmax1、Tmax2——两侧电机的最大转矩，取决于电机的外特性曲线。电池组的功率约束限制两个电机的总充放电功率，如下：式中，Pbmin、Pbmax——电池组的最大充电功率和最大放电功率，单位：kW；ηb1、ηb2——电池组的充电效率和放电效率。转矩变化率约束用于限制转矩变化的快慢，避免出现转矩冲击和振动，如下：式中，Tn1、Tm1、Tn2、Tm2——电机转矩变化率的约束值，根据经验和实验调试得到。2.根据权利要求1所述的双侧独立电驱动履带车电机转矩计算方法，其特征在于：所述双侧独立电驱动履带车电机转矩计算方法基于双侧独立电驱动履带车动力传动系统实现，所述双侧独立电驱动履带车动力传动系统包括：智能动力单元(