分布式驱动电动汽车转矩矢量分配控制方法.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CN109747434A(43)申请公布日2019.05.14(21)申请号201910039678.3(22)申请日2019.01.16(71)申请人浙江科技学院地址310023浙江省杭州市西湖区留和路318号(72)发明人李强张新闻(74)专利代理机构杭州万合知识产权代理事务所(特殊普通合伙)33294代理人丁海华(51)Int.Cl.B60L15/20(2006.01)B60W50/00(2006.01)权利要求书4页说明书12页附图6页(54)发明名称分布式驱动电动汽车转矩矢量分配控制方法(57)摘要本发明公开了分布式驱动电动汽车转矩矢量分配控制方法，通过在车辆动力学模型下车辆行驶状态的稳定性与期望横摆角速度的关系，计算出广义附加横摆力矩下的车辆应该具有的理想运动状态，通过期望横摆角速度判断分析系统的操纵稳定性来决策是否需要进行横摆力矩控制；将轮胎纵向滑移率设置为稳定状态下的特定值，在符合路面附着系数条件下进行驱动转矩的精确分配，通过合理分配前后轴驱动或制动转矩。本发明可以显著提高期望横摆角速度响应速度，使得车辆在过弯时具有理想的运动状态，并且有效地抑制了加速不足时车辆转向困难的问题，提高了过弯的效率，改善了车辆行驶稳定性和平顺性，显著地减小了驾驶员操纵负担，提高了行车安全。CN109747434ACN109747434A权利要求书1/4页1.分布式驱动电动汽车转矩矢量分配控制方法，其特征在于：按下述步骤进行：a、建立车辆动力学模型，用于表示车辆行驶状态的稳定性与期望横摆角速度的关系，并利用Dugoff轮胎模型计算轮胎纵向滑移率；b、利用车辆动力学模型设计横摆力矩控制器，将期望横摆角速度输入横摆力矩控制器中计算附加横摆力矩；所述广义附加横摆力矩为当前左右侧驱动轮电机可产生驱动转矩的最大值和附加横摆力矩之间的最小值，具体为Mz_sat＝min(Mz,Mmax)，式(1)式中：Mz_sat为广义附加横摆力矩；Mz附加横摆力矩；Mmax为驱动轮电机可产生驱动转矩的最大值；c、根据驾驶员输入的加速踏板开度和转向盘转角，得到车辆行驶所需求的电机驱动力矩，并依据广义附加横摆力矩，计算左右驱动轮的转矩：TL＝Mθ/2-Mz_sat·rw/d/2,式(2)TR＝Mθ/2+Mz_sat·rw/d/2，式(3)式中：TL为左驱动轮转矩；TR为右驱动轮转矩；Mθ为满足加速意图所需的驱动转矩，d为后轮轮距，rw为车轮滚动半径；d、将轮胎纵向滑移率设为特定值，应用滑模控制输出各个驱动轮的在此轮胎纵向滑移率下的驱动转矩Td；e、利用驱动转矩分配算法进行转矩矢量分配，所述驱动转矩矢量分配算法具体为：输入广义附加横摆力矩，根据左右驱动轮的转矩分别求出TL和TR，同时判断两侧驱动轮的转矩的大小，若两者都小于设为定值的纵向滑移率下的驱动力矩Td，L和Td，R，则左驱动轮转矩输出值为TL，左驱动轮转矩输出值为TR；但如果有一侧或两侧分别大于Td，L或Td，R，则比较TL和TR，若TR大则右驱动轮转矩输出值为TR和Td，R之间的最小值，左驱动轮转矩输出值为TL和TR与Td，R差值之间的差值的绝对值，若TR小则左驱动轮转矩输出值为TL和Td，L之间的最小值，右驱动轮转矩输出值为TR和TL与Td，L差值之间的差值的绝对值。2.根据权利要求1所述的分布式驱动电动汽车转矩矢量分配控制方法，其特征在于：所述步骤a中建立的车辆动力学模型包括二自由度车轮转向模型；所述二自由度车轮转向模型包括侧向运动和横摆运动的二个自由度；所述二自由度车轮转向模型的前轮转角和横摆力矩的状态方程为其中b12＝0，式中：Iz为绕z轴的转动惯量；ωr为期望横摆角速度；β为质心侧偏角；δ为等效前轮转角；kf和kr为前后轮胎总侧偏刚度；la和lb为质心到前后轴距离；u为质心速度在x轴的分量；通过拉氏变换，推导出期望横摆角速度ωr与等效前轮转角δ以及附加横摆力矩Mz相耦合；所述期望横摆角速度ωr由前轮转向和附加横摆力矩产生，其传递函数为：2CN109747434A权利要求书2/4页式中：为横摆角速度稳态响应增益；为横摆力矩稳态响应增益；δ为前轮转角，Mz为附加横摆力矩；其中横摆角速度稳态响应增益和期望横摆力矩稳态响应增益分别为：3.根据权利要求2所述的分布式驱动电动汽车转矩矢量分配控制方法，其特征在于：所述步骤a中建立的车辆动力学模型还包括七自由度车轮转向模型；所述七自由度车轮转向模型包括纵向运动、侧向运动和垂向横摆以及四个车轮旋转的七个自由度，其动力学方程为：式中：为质心速度在y轴的分量；∑Fx为车辆受到纵向力的总和；∑Fy为车辆受到侧向力的总和；∑Mz为车辆受到绕z轴横摆力矩的总和；以驱动轮受力分析，其驱动轮的运动平衡方程为