一种分布式驱动电动汽车多模式电子差速控制系统.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CN106864306A(43)申请公布日2017.06.20(21)申请号201710091487.2(22)申请日2017.02.21(71)申请人长沙理工大学地址410114湖南省长沙市天心区万家丽南路2段960号(72)发明人张志勇王东涛黄彩霞尹来容吴刚张健(51)Int.Cl.B60L15/20(2006.01)权利要求书2页说明书6页附图7页(54)发明名称一种分布式驱动电动汽车多模式电子差速控制系统(57)摘要本发明涉及一种分布式驱动电动汽车电子差速控制系统。本系统包括加速踏板、方向盘、车速估计器、信号预处理器、电子差速控制器、电机控制器、轮速传感器、驱动电机。本系统的信号预处理器根据车辆结构参数和加速踏板行程、方向盘转角、车速估计器估计的车速计算期望驱动转矩、临界车速。电子差速控制器根据期望驱动转矩、临界车速、车轮轮速信号，基于多模式电子差速控制策略向电机控制器发送转矩控制目标信号，由电机控制器对驱动电机进行直接转矩控制，实现四个车轮的转矩协调控制。本发明公开的多模式电子差速控制系统具有控制策略简单、适合车速范围宽的优点，能保证车辆转向行驶时车轮与地面间保持纯滚动状态，避免轮胎过快磨损。CN106864306ACN106864306A权利要求书1/2页1.分布式驱动电动汽车多模式电子差速控制系统包括加速踏板、方向盘、车速估计器、信号预处理器、电子差速控制器、电机控制器、轮速传感器、驱动电机，其特征在于：分布式驱动电动汽车的4个车轮由4个独立的驱动电机（81，82，83，84）直接驱动；4个驱动电机（81，82，83，84）分别与4个电机控制器（61，62，63，64）相连并受其控制；信号预处理器（40）接收加速踏板（10）的行程信号、方向盘（20）的转角信号，以及来自于车速估计器（30）的车速信号，计算出期望驱动转矩和临界车速；电子差速控制器（50）接收信号预处理器（40）的期望驱动转矩、临界车速，以及4个轮速传感器（71、72、73、74）的车轮轮速信号，根据转向行驶工况计算每个车轮的驱动转矩；电子差速控制器（50）与4个电机控制器（61，62，63，64）相连；电子差速控制器（50）向4个电机控制器（61，62，63，64）发送转矩控制目标信号。2.根据权利要求1所述的分布式驱动电动汽车多模式电子差速控制系统，其特征在于：信号预处理器（40）计算期望驱动转矩和临界车速的公式为Td=Rw(Fair+Fw+Fa+Fi)Vc=0.5sqrt(g/hs/sinδ)tw其中Td为期望驱动转矩，用于克服行驶阻力和实现车辆加速和爬坡，Fair为空气阻力，Fw为车轮滚动阻力，Fa为加速阻力，Fi为爬坡阻力，Vc为临界车速，sqrt()为求算术平方根的函数，tw为车辆轮距，g为重力加速度，hs为车辆重心高度，δ为前轮转角，等于方向盘转角乘以转向系统传动比isw。3.根据权利要求1所述的分布式驱动电动汽车多模式电子差速控制系统，其特征在于：电子差速控制器（50）采用的多模式电子差速控制策略为1）模式1，当车速小于临界车速Vc时，车辆通过前轴两轮驱动，前轴承担车辆的期望驱动转矩，需要输出的驱动转矩Tm_f为Tm_f=Td分配给前轴内外侧车轮的驱动转矩分别为Tin_f=Tm_f/2-△TfTout_f=Tm_f/2+△Tf其中Tin_f和Tout_f分别表示前轴内外侧车轮的驱动转矩，后轴内外侧车轮不输出驱动转矩；△Tf为内外侧车轮的驱动转矩差，计算公式为△Tf=Tm_f(1-KT_f)/(1+KT_f)其中KT_f为前轴内外侧车轮的驱动转矩比，计算公式为22KT_f=(0.5lrtwg/hs-vsinδ)/(0.5lrtwg/hs+vsinδ)其中v为车速，lr为车辆质心到后轴的距离；2）模式2，当车辆采用模式1进行电子差速控制时，如果外侧车轮发生纵向滑转，车辆驱动模式由两轮驱动模式切换至四轮驱动模式；四轮驱动模式下，前后轴的驱动转矩采用等值分配法，前后轴需要输出的驱动转矩Tm_f和Tm_r为Tm_f=Tm_r=Td/2前轴内外侧车轮的驱动转矩分配方法如模式1；分配给后轴内外侧车轮的驱动转矩分别为Tin_r=Tm_r/2-△Tr2CN106864306A权利要求书2/2页Tout_r=Tm_r/2+△Tr其中Tin_r和Tout_r分别表示后轴内外侧车轮的驱动转矩；后轴内外侧车轮的转矩差和转矩比的计算公式分别为△Tr=Tm_r(1-KT_r)/(1+KT_r)22KT_r=(0.5lftwg/hs-vsinδ)/(0.5lftwg/hs+vsinδ)其中lf为车辆质心到前轴的距离；3）模式3，当车速大于临界车速Vc时，由对角线上的外侧前轮和内侧后轮驱动车辆行