电动汽车牵引力控制方法.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CN105667343A(43)申请公布日2016.06.15(21)申请号201610148136.6(22)申请日2016.03.16(71)申请人吉林大学地址130012吉林省长春市人民大街5988号(72)发明人赵海艳陈虹袁磊(74)专利代理机构吉林长春新纪元专利代理有限责任公司22100代理人白冬冬(51)Int.Cl.B60L15/20(2006.01)B60W10/08(2006.01)B60W30/18(2012.01)权利要求书3页说明书12页附图6页(54)发明名称电动汽车牵引力控制方法(57)摘要一种电动汽车牵引力控制方法，属于电动汽车技术领域。本发明的目的是利用可测量的量估计出当前状态各个车轮的最大传输力矩，然后采用模型预测控制算法来设计牵引力控制器的电动汽车牵引力控制方法。本发明首先根据电动汽车四个车轮的转矩和转速信息，实时估计出各个车轮当前状态下的最大传输力矩，再将各个车轮估计的最大传输力矩值传递给设计的牵引力控制器。本发明有效避免了传统方法中对于车速的依赖，大大简化控制复杂度，并节约了控制成本。并有效实现车辆安全性和整车性能之间的折中优化，在有效防止车轮加速时打滑或者制动时抱死前提下，获得良好的加速或者制动性能。CN105667343ACN105667343A权利要求书1/3页1.一种电动汽车牵引力控制方法，其特征在于：其相关参数如表1所示：表1车辆纵向动力学模型相关参数最大传输力矩估计：由车辆纵向运动和四个车轮的转动方程可得：（1）其中，分别代表前左、前右、后左、后右四个车轮，四个车轮的纵向力之和设定为，这里设定四个车轮转动惯量的值都为；2CN105667343A权利要求书2/3页在根据公式(1)可知，每个车轮的纵向力可以用下式计算：（2）定义一个相对因子,它表示的是整车加速度和车轮加速度的比值，其中分别代表前左、前右、后左、后右四个车轮（3）由公式(3)可得到，的计算公式如下：（4）其中的选取如下：（5）其中，为固定参数；用处理后的来替换初始得到的，具体形式如下：（6）将传递给整车牵引力控制器中，作为模型预测控制的时域约束。2.权利要求1所述电动汽车牵引力控制方法，其特征在于：基于模型预测控制的牵引力控制器：根据前面提出的多个控制目标，t时刻模型所设计的基于模型预测控制的牵引力控制器的目标函数如下所示：（7）满足约束：（8）3CN105667343A权利要求书3/3页（9）其中，为加权系数矩阵，为控制变量，为力矩命令的变化量，为前面估计得到的车轮最大传输力矩，为电机的最大输出力矩。4CN105667343A说明书1/12页电动汽车牵引力控制方法技术领域[0001]本发明属于电动汽车技术领域。背景技术[0002]近年来随着环境污染和能源危机的日益加重，节能减排成为了国内乃至世界的重要目标。电动汽车由于其高能效、低排放、低噪声、能进行能量回收等优势已然成为当今汽车工业发展的重大方向，国家也出台了大量的优惠政策支持企业研究电动汽车，比如“十五”期间，国家863计划“电动汽车重大科技专项”连续两期得到国家大力支持，以及近期提出的“中国制造2025”战略。[0003]采用轮毂电机驱动的电动汽车是近些年研究的热点，因其将轮毂电机直接安装在车轮上，节省空间，且能够轻量化汽车。四轮轮毂驱动电动汽车的各个驱动轮的驱动力可以进行直接独立精确的控制，使得控制更为灵活、方便，合理控制各电动轮的驱动力可以改善电动汽车在恶劣路面条件下的行驶性能，提高车辆操作稳定性。牵引力控制系统作为电动汽车的主要控制系统之一，它的关键任务是在易滑路面上，有效防止车轮驱动时过度滑转或者制动时抱死，同时保证输出力矩的有效性，也就是获得良好的加速和制动性能。对于电动汽车，由于其结构比较简单，控制问题可以得到适当简化，同时，电机的响应速度快，电机的扭矩和转速容易获取，这为电动汽车的先进牵引力控制方法应用提供了良好的基础条件。针对于四轮轮毂驱动电动汽车的牵引力控制，主要有以下问题：1.防止车轮驱动时过度滑转或者制动时抱死，和获得良好的加速和制动性能两者是矛盾的，要防止打滑就需要牵引力不能过大，而要获得良好性能又需要牵引力越大越好，需要对两者进行折中处理。[0004]2.四轮驱动电动汽车没有非驱动轮，并考虑成本问题，准确的车速难以直接获取，这就使得传统的基于滑移率控制的控制方法难以在四轮驱动电动汽车中有效应用。考虑如果能够估计出当前状态下满足安全要求的每个车轮的最大传输力矩，利用牵引力控制系统将每个车轮的实际输出力矩严格控制在最大传输力矩以内，来防止打滑，并且让力矩尽量接近最大传输力矩以获得良好的车辆性能。[0005]3.四轮驱动电动汽车四个车轮是彼此独立驱动的，因此需要同时