基于双层控制的分布式驱动电动汽车转矩矢量控制方法.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CN109606133A(43)申请公布日2019.04.12(21)申请号201910039663.7(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)发明人李强赵涛(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11页附图3页(54)发明名称基于双层控制的分布式驱动电动汽车转矩矢量控制方法(57)摘要本发明公开了基于双层控制的分布式驱动电动汽车转矩矢量控制方法，建立车辆动力学模型，并利用Dugoff轮胎模型计算轮胎滑转率；基于车辆动力学模型和Dugoff轮胎模型建立转矩分配控制器，所述转矩分配控制器包括上层控制器和下层控制器；所述上层控制器依据车身横摆角速度计算车辆当前各驱动轮的传动转矩；所述下层控制器依据各驱动轮的理想轮胎滑转率为控制目标，计算出各驱动轮保持理想滑转率所需的补偿转矩，进而对传动转矩进行补偿分配，从而向驱动轮输出实际转矩，完成转矩矢量控制。本发明能够有效的对汽车转矩进行矢量分配，改善车辆行驶稳定性和平顺性，显著地减小了驾驶员操纵负担，提高了行车安全性。CN109606133ACN109606133A权利要求书1/4页1.基于双层控制的分布式驱动电动汽车转矩矢量控制方法，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，并利用Dugoff轮胎模型计算轮胎滑转率；b、基于车辆动力学模型和Dugoff轮胎模型建立转矩分配控制器，所述转矩分配控制器包括上层控制器和下层控制器；所述上层控制器依据车身横摆角速度计算车辆当前各驱动轮的传动转矩；所述下层控制器以各驱动轮的理想轮胎滑转率为控制目标，计算出各驱动轮保持理想滑转率所需的补偿转矩，进而对传动转矩进行补偿分配，从而向驱动轮输出实际转矩，完成转矩矢量控制。2.根据权利要求1所述的基于双层控制的分布式驱动电动汽车转矩矢量控制方法，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整车动力学模型；所述二自由度整车动力学模型的数学模型为：其中：Hβ＝CF+CR；Hδ＝-CF；Gβ＝aCF-bCR；Gδ＝-CF；；式中：ωr为期望横摆角速度，δ为前轮转角，CF为前轮侧偏刚度、Cr为后轮侧偏刚度，a和b分别为质心到前后轴距离。3.根据权利要求2所述的基于双层控制的分布式驱动电动汽车转矩矢量控制方法，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整车动力学模型；所述七自由度整车动力学模型包括沿X轴的纵向运动、沿Y轴的侧向运动和绕Z轴的横摆运动以及四个车轮旋转的七个自由度，其动力学方程为：纵向运动：侧向运动：横摆运动：2CN109606133A权利要求书2/4页-1式中：m为整车质量，单位kg；Vx、Vy分别为车辆纵向和横向速度，单位m·s；δ、ω分别为-1前轮转向角和车身横摆角速度，单位rad和rad·s；Fxij、Fyij分别代表车辆所受纵向力、横向力，其中i＝f、r表示前、后车轮，j＝l、r表示左右车轮；lf、lr、lw分别表示车辆质心到前、2后轴的的距离以及车辆后轮距，单位m；lz为车辆横摆转动惯量，单位kg·m；联立式(1)和(3)，期望横摆角速度与车身横摆角速度ω之差可表示为：Δω＝ωr-ω，式(5)则由Δω产生的附加横摆力矩为ΔM＝Iz·Δω，式(6)。4.根据权利要求3所述的基于双层控制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Dugoff轮胎模型中的纵向力、侧向力数学模型分别为：-1式中：sij为各驱动轮的轮胎滑转率；Cx为轮胎的纵向刚度，单位N·rad；Cy为轮胎的侧-1向刚度，单位N·rad；αij为各驱动轮的轮胎侧偏角，其中i＝f、r表示前、后车轮，j＝l、r表示左右车轮，单位rad；联立式(7)和式(8)，反向推导出各驱动轮的轮胎滑转率为：式中：Fxij、Fyij分别代表车辆所受纵向力、横向力，其中i＝f、r表示前、后车轮，j＝l、r表示左右车轮；利用轮胎滑转率计算得各驱动轮中心速度为：其中，汽车质心侧偏角式中：Vx为轮胎的纵向刚度，Vy为轮胎的侧向刚度；ωwij为轮胎侧偏角角速度；3CN109606133A权利要求书3/4页以驱动轮受力分析，联立式(10)得各驱动轮的转矩平衡方程为：2式中：Jwij为各驱动轮的转动惯量，单位kg·m；Tdij为各驱动轮的驱动转矩，其中i＝f、r表示前、后车轮，j＝l、r表示左右车轮；单位N·m。联立式(11)和式(7)，计算的驱动电机的负载转矩为：式中：Te为电机的电磁转