一种多轴驱动分布式车辆的车轮扭矩分配方法.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CN109878347A(43)申请公布日2019.06.14(21)申请号201910237861.4(22)申请日2019.03.27(71)申请人清华大学地址100084北京市海淀区清华园1号申请人北京汽车研究总院有限公司(72)发明人连小珉杜鹏徐达陈浩江燕华王源袁良信(74)专利代理机构北京清亦华知识产权代理事务所(普通合伙)11201代理人廖元秋(51)Int.Cl.B60L15/20(2006.01)权利要求书4页说明书11页附图1页(54)发明名称一种多轴驱动分布式车辆的车轮扭矩分配方法(57)摘要本发明提出了一种多轴驱动分布式车辆的车轮扭矩分配方法，本发明通过将上层控制器的车辆纵向力与车辆横摆力矩指令转化为车轮解析纵向扭矩和与车轮解析转向扭矩差，并将车轮的扭矩分配分为左右分配与前后分配两个阶段；左右分配时将一侧车轮视为一个整体，采用转向优先的原则；前后分配采用考虑不同车轮限值下的平均分配的方式，使同侧车轮扭矩负担相近，同侧车轮之间扭矩相互补偿，准确实现同侧车轮扭矩和的分配。本发明将复杂的多轴车轮扭矩分配问题分解为较少车轮的扭矩分配问题，降低了车轮扭矩分配的复杂度，保证车辆的动力性和转向稳定性，以及上层控制器需求指令的最大实现，特别适用于车轮能力限制或者损坏的工况下的车轮扭矩分配。CN109878347ACN109878347A权利要求书1/4页1.一种多轴驱动分布式车辆的车轮扭矩分配方法，所述多轴驱动分布式车辆含有左右对称设置的共计2N个车轮，各车轮分别由一个相应的电机驱动，各电机分别由一个电机控制器控制，所述电机为轮毂电机或轮边电机；其特征在于，所述车轮扭矩分配方法包括以下步骤：1)建立车辆坐标系根据国际标准定义车辆坐标系OXYZ，令坐标系原点O为车辆质心，坐标轴X为车辆的前进方向，坐标轴Y为车辆前进方向的左侧方向，坐标轴Z为垂直于直面向外；规定车轮扭矩坐标方向与Y方向一致时为正，反之为负；车辆纵向力方向与X方向一致时为正，反之为负；车辆横摆力矩方向与Z方向一致时为正，反之为负；2)解析车辆纵向力与横摆力矩获取上层控制器需求指令，包括车辆纵向力Fx与车辆横摆力矩Mz；规定车轮不打滑，将获取的车辆纵向力Fx转化为左右侧车轮的扭矩和，并定义为车轮解析纵向扭矩和Taa，将获取的车辆横摆力矩Mz转化为左右侧车轮的扭矩差，并定义为车轮解析转向扭矩差Tsa，计算公式分别如式(1)、(2)所示：Taa＝Fxr(1)式(1)、(2)中，r为车轮滚动半径，B为车辆轮距；3)根据转向优先原则分配车轮扭矩在进行多轴驱动分布式车辆车轮扭矩分配时，忽略前轮转向角对前轮地面作用力方向的影响，将一侧车轮视为一个整体，先进行上层控制需求扭矩的左右分配，得到左、右侧车轮扭矩和TL、TR，再进行左、右侧车轮扭矩和的前后分配，从而得到各车轮扭矩；具体包括以下步骤：3.1)左右分配车轮需求扭矩3.1.1)限制车轮解析纵向扭矩和与车轮解析转向扭矩差根据左、右侧车轮正向与负向最大扭矩限值对解析车轮纵向扭矩和Taa与解析车轮转向扭矩差Tsa进行限制，得到限制后的车轮纵向扭矩和Ta与车轮转向扭矩差Ts；其中，对于车轮纵向扭矩和Ta，根据转向优先的原则，在进行左右分配时不能形成对车辆的横摆力矩，利用式(3)对解析纵向扭矩和Taa进行限制：式(3)中，Ta为限制后的车轮纵向扭矩和，为左侧车轮的正向最大扭矩和，为左侧车轮负向最大扭矩和，为右侧车轮正向最大扭矩和，为右侧车轮负向最大扭矩和，计算公式分别如式(4)、(5)所示：2CN109878347A权利要求书2/4页式(4)、(5)中，分别为左侧第i个车轮的正向和负向最大扭矩限值，分别为右侧第j个车轮的正向和反向最大扭矩限值，分别由控制各车轮的相应电机控制器反馈得到；对于车轮转向扭矩差Ts，根据转向优先原则，利用式(6)对解析转向扭矩差Tsa进行限制：式(6)中，Ts为限制后的车轮转向扭矩差，其余变量物理含义同前；3.1.2)计算特征扭矩差设左、右侧车轮扭矩和分别均由直行扭矩与横摆扭矩组成，直行扭矩由车轮纵向扭矩和Ta计算得到；横摆扭矩由车轮转向扭矩差Ts计算得到；根据步骤2)确定的车轮解析转向扭矩差Tsa的正负计算特征扭矩差，用于判断左、右侧车轮的直行扭矩与横摆扭矩之和，是否超出左、右车轮扭矩限值，表达式如式(7)所示：式(7)中，Tsa为根据步骤2)确定的车轮解析转向扭矩差；为左侧车轮负极限转向扭矩差，表示车辆逆时针转向时，左侧车轮直行扭矩与横摆扭矩的和等于负向最大扭矩限值时的转向扭矩差；为右侧车轮正极限转向扭矩差，表示车辆逆时针转向时，右侧车轮直行扭矩与横摆扭矩的和等于正向最大扭矩限值时的转向扭矩差；为左侧车轮正极限转向扭矩差，表示车