基于分布式驅(qū)動(dòng)電動(dòng)汽車的操縱性改善控制方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種基于分布式驅(qū)動(dòng)電動(dòng)汽車的操縱性改善控制方法，包括：理想差動(dòng)轉(zhuǎn)向助力曲線獲取步驟，根據(jù)車輛縱向車速和轉(zhuǎn)向盤力矩獲取差動(dòng)轉(zhuǎn)向助力曲線；參考橫擺角速度計(jì)算步驟，根據(jù)轉(zhuǎn)向盤轉(zhuǎn)角和車輛行駛參數(shù)計(jì)算理想橫擺角速度目標(biāo)值作為參考橫擺角速度；附加橫擺轉(zhuǎn)矩計(jì)算步驟，實(shí)時(shí)跟蹤計(jì)算出的參考橫擺角速度，通過(guò)前饋控制和反饋控制計(jì)算附加橫擺轉(zhuǎn)矩；縱向力分配步驟，根據(jù)理想差動(dòng)轉(zhuǎn)向助力曲線和附加橫擺轉(zhuǎn)矩分配前軸左右輪和后軸左右輪的驅(qū)動(dòng)力矩。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明在減小駕駛員操縱負(fù)擔(dān)的同時(shí)也提高了整車橫擺角速度響應(yīng)，從而有效地改善了整車操縱性能。
【專利說(shuō)明】基于分布式驅(qū)動(dòng)電動(dòng)汽車的操縱性改善控制方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種電動(dòng)汽車控制方法，尤其是涉及一種基于分布式驅(qū)動(dòng)電動(dòng)汽車的操縱性改善控制方法。
【背景技術(shù)】
[0002]發(fā)展節(jié)能環(huán)保安全的電動(dòng)汽車(EV)被認(rèn)為是解決未來(lái)能源、環(huán)境問(wèn)題及實(shí)現(xiàn)主動(dòng)安全最有希望的措施之一。分布式驅(qū)動(dòng)電動(dòng)汽車多個(gè)電機(jī)獨(dú)立驅(qū)動(dòng)，電機(jī)的輸出轉(zhuǎn)矩獨(dú)立精確可控，在電機(jī)能力范圍內(nèi)各車輪轉(zhuǎn)矩可按照任意比例分配，甚至一側(cè)驅(qū)動(dòng)一側(cè)制動(dòng)，其整車結(jié)構(gòu)緊湊，傳動(dòng)效率高，因此分布式驅(qū)動(dòng)電動(dòng)汽車被認(rèn)為是未來(lái)電動(dòng)汽車發(fā)展的重要方向。
[0003]轉(zhuǎn)向輕便性和操縱靈敏性是汽車操縱性品質(zhì)評(píng)價(jià)中的兩項(xiàng)重要指標(biāo)。在傳統(tǒng)汽車上通常采用電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)(Electric Power Steering,簡(jiǎn)稱EPS)來(lái)改善轉(zhuǎn)向輕便性，該系統(tǒng)由助力電機(jī)直接提供轉(zhuǎn)向助力，減小了轉(zhuǎn)向盤手力。其次，通常采用轉(zhuǎn)矩矢量控制(Torque Vectoring Control,簡(jiǎn)稱TVC)方法來(lái)改善操縱靈敏性,該方法通過(guò)限滑差速器來(lái)改變各車輪間的轉(zhuǎn)矩分配，使整車產(chǎn)生一個(gè)附加橫擺力矩，加快整車橫擺響應(yīng)從而改善操縱性。然而，在傳統(tǒng)汽車上加裝轉(zhuǎn)向助力電機(jī)和限滑差速器會(huì)使系統(tǒng)結(jié)構(gòu)復(fù)雜，成本增加。
[0004]由于其獨(dú)特的動(dòng)力學(xué)控制形式，分布式驅(qū)動(dòng)電動(dòng)汽車在操縱性方面具有顯著優(yōu)勢(shì)。前軸左右車輪差動(dòng)力矩分配可以產(chǎn)生轉(zhuǎn)向助力，實(shí)現(xiàn)整車轉(zhuǎn)向輕便性；后軸左右車輪差動(dòng)力矩分配可以提高整車橫擺角速度響應(yīng)，實(shí)現(xiàn)整車操縱靈敏性。近年來(lái)國(guó)內(nèi)外學(xué)者對(duì)此也作了大量研究，王軍年提出了差動(dòng)轉(zhuǎn)向助力的差動(dòng)轉(zhuǎn)矩控制策略，Russell JamesThacher發(fā)明了一種應(yīng)用于非公路多功能車的差動(dòng)轉(zhuǎn)向輔助系統(tǒng)，該系統(tǒng)改善了車輛的轉(zhuǎn)向性能，提高了車輛入彎和出彎能力。Feng-Kung Wu提出了一種電子轉(zhuǎn)向系統(tǒng),并將其應(yīng)用在無(wú)齒輪齒條轉(zhuǎn)向器的前輪獨(dú)立驅(qū)動(dòng)電動(dòng)車上。Lorenzo Pinto等人也對(duì)在雙后輪電動(dòng)汽車上使用轉(zhuǎn)矩矢量控制方法的橫擺角控制策略進(jìn)行了研究。Kaoru SAWASE研究了應(yīng)用轉(zhuǎn)矩矢量控制方法增加過(guò)彎速度。一些國(guó)外汽車公司也研究了基于轉(zhuǎn)矩矢量控制技術(shù)的動(dòng)力學(xué)穩(wěn)定控制系統(tǒng)。然而前人的研究往往都局限于單獨(dú)研究差動(dòng)轉(zhuǎn)向助力或轉(zhuǎn)矩矢量控制，但差動(dòng)轉(zhuǎn)向助力會(huì)對(duì)整車的橫擺運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生影響，轉(zhuǎn)矩矢量控制也會(huì)對(duì)駕駛員轉(zhuǎn)向盤力矩產(chǎn)生影響。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明的目的就是為了克服上述現(xiàn)有技術(shù)存在的缺陷而提供一種可有效提高整車操縱性能的基于分布式驅(qū)動(dòng)電動(dòng)汽車的操縱性改善控制方法。
[0006]本發(fā)明的目的可以通過(guò)以下技術(shù)方案來(lái)實(shí)現(xiàn):
[0007]—種基于分布式驅(qū)動(dòng)電動(dòng)汽車的操縱性改善控制方法，該方法具體包括:
[0008]理想差動(dòng)轉(zhuǎn)向助力曲線獲取步驟，根據(jù)車輛縱向車速和轉(zhuǎn)向盤力矩獲取差動(dòng)轉(zhuǎn)向助力曲線；[0009]參考橫擺角速度計(jì)算步驟，根據(jù)轉(zhuǎn)向盤轉(zhuǎn)角和線性二自由度單軌模型計(jì)算出理想橫擺角速度目標(biāo)值作為參考橫擺角速度；
[0010]附加橫擺轉(zhuǎn)矩計(jì)算步驟，實(shí)時(shí)跟蹤計(jì)算出的參考橫擺角速度，通過(guò)前饋控制和反饋控制計(jì)算附加橫擺轉(zhuǎn)矩；
[0011]縱向力分配步驟，根據(jù)理想差動(dòng)轉(zhuǎn)向助力曲線和附加橫擺轉(zhuǎn)矩分配前軸左右輪和后軸左右輪的驅(qū)動(dòng)力矩。
[0012]所述的理想差動(dòng)轉(zhuǎn)向助力曲線為差動(dòng)助力轉(zhuǎn)矩與轉(zhuǎn)向盤力矩、車輛縱向車速間的關(guān)系，理想差動(dòng)轉(zhuǎn)向助力曲線為二次曲線型助力曲線。
[0013]所述的參考橫擺角速度計(jì)算步驟中，以線性二自由度單軌模型為參考模型，該參考模型的輸入變量包括轉(zhuǎn)向盤轉(zhuǎn)角和車輛行駛參數(shù)，輸出量為理想橫擺角速度目標(biāo)值，具
體計(jì)算公式為
[0014]
【權(quán)利要求】
1.一種基于分布式驅(qū)動(dòng)電動(dòng)汽車的操縱性改善控制方法，其特征在于，該方法具體包括: 理想差動(dòng)轉(zhuǎn)向助力曲線獲取步驟，根據(jù)車輛縱向車速和轉(zhuǎn)向盤力矩獲取差動(dòng)轉(zhuǎn)向助力曲線； 參考橫擺角速度計(jì)算步驟，根據(jù)轉(zhuǎn)向盤轉(zhuǎn)角和線性二自由度單軌模型計(jì)算出理想橫擺角速度目標(biāo)值作為參考橫擺角速度； 附加橫擺轉(zhuǎn)矩計(jì)算步驟，實(shí)時(shí)跟蹤計(jì)算出的參考橫擺角速度，通過(guò)前饋控制和反饋控制計(jì)算附加橫擺轉(zhuǎn)矩； 縱向力分配步驟，根據(jù)理想差動(dòng)轉(zhuǎn)向助力曲線和附加橫擺轉(zhuǎn)矩分配前軸左右輪和后軸左右輪的驅(qū)動(dòng)力矩。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于分布式驅(qū)動(dòng)電動(dòng)汽車的操縱性改善控制方法，其特征在于，所述的理想差動(dòng)轉(zhuǎn)向助力曲線為差動(dòng)助力轉(zhuǎn)矩與轉(zhuǎn)向盤力矩、車輛縱向車速間的關(guān)系，理想差動(dòng)轉(zhuǎn)向助力曲線為二次曲線型助力曲線。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種基于分布式驅(qū)動(dòng)電動(dòng)汽車的操縱性改善控制方法，其特征在于，所述的參考橫擺角速度計(jì)算步驟中，以線性二自由度單軌模型為參考模型，該參考模型的輸入變量包括轉(zhuǎn)向盤轉(zhuǎn)角和車輛行駛參數(shù)，輸出量為理想橫擺角速度目標(biāo)值，具體計(jì)算公式為
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種基于分布式驅(qū)動(dòng)電動(dòng)汽車的操縱性改善控制方法，其特征在于，橫擺角速度由前輪轉(zhuǎn)向和轉(zhuǎn)矩矢量控制系統(tǒng)兩方面產(chǎn)生，且這兩方面的輸入都是轉(zhuǎn)向盤轉(zhuǎn)角Ssw，輸出為橫擺轉(zhuǎn)矩Mz，F(xiàn)rc，它們之間的傳遞函數(shù)分別為G(S)和H(s)，所述的橫擺轉(zhuǎn)矩計(jì)算步驟具體為: 101)計(jì)算前饋橫擺轉(zhuǎn)矩MZ,FFC:
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種基于分布式驅(qū)動(dòng)電動(dòng)汽車的操縱性改善控制方法，其特征在于，所述的縱向力分配步驟具體為: 201)實(shí)時(shí)觀測(cè)車輛縱向車速和實(shí)際的轉(zhuǎn)向盤力矩，并根據(jù)理想差動(dòng)轉(zhuǎn)向助力曲線得到差動(dòng)助力轉(zhuǎn)矩Λ Tz，根據(jù)以下公式分配前軸左右輪驅(qū)動(dòng)力矩Tfl，Tfr:
Tf1-Ttotal.pf/2~ A Tz/2
Tfr-Ttotal.Pf/2+ Δ Τζ/2 其中，Ttotal為整車總的驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)矩，Pf為前軸轉(zhuǎn)矩占總轉(zhuǎn)矩的比例； 202)計(jì)算前軸左右車輪縱向力對(duì)整車產(chǎn)生的橫擺轉(zhuǎn)矩為Mz,f:
【文檔編號(hào)】B62D11/04GK103786602SQ201410016002
【公開日】2014年5月14日 申請(qǐng)日期:2014年1月14日 優(yōu)先權(quán)日:2014年1月14日
【發(fā)明者】余卓平, 劉軍, 馮源, 熊璐 申請(qǐng)人:同濟(jì)大學(xué)