本發(fā)明屬于車輛橫擺穩(wěn)定控制技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種輪轂/輪邊電機驅(qū)動電動汽車橫擺穩(wěn)定控制中的期望橫擺率設(shè)計方法。

背景技術(shù)：

車輛橫擺穩(wěn)定控制是防止車輛不足轉(zhuǎn)向或過度轉(zhuǎn)向，提高車輛轉(zhuǎn)向安全性的重要技術(shù)手段。傳統(tǒng)汽車通過附加制動扭矩調(diào)節(jié)橫擺率，實現(xiàn)安全轉(zhuǎn)向的控制目標。為避免長時間附加制動扭矩對制動器和車速產(chǎn)生影響，傳統(tǒng)汽車在轉(zhuǎn)向開始時不進行橫擺穩(wěn)定控制，當識別到車輛處于不足轉(zhuǎn)向或過度轉(zhuǎn)向后才通過橫擺穩(wěn)定控制調(diào)節(jié)車輛橫擺率，防止不足轉(zhuǎn)向或過度轉(zhuǎn)向現(xiàn)象的產(chǎn)生。

與傳統(tǒng)汽車橫擺穩(wěn)定控制方式不同，輪轂/輪邊電機驅(qū)動電動汽車利用車輪扭矩獨立驅(qū)動的特點，通過調(diào)節(jié)左右側(cè)驅(qū)動扭矩差使車輛附加橫擺扭矩，利用該扭矩改變車輛橫擺率，實現(xiàn)車輛橫擺穩(wěn)定控制功能。這種橫擺穩(wěn)定控制方式的改變，使得輪轂/輪邊電機驅(qū)動電動汽車不僅可以實現(xiàn)傳統(tǒng)汽車的橫擺穩(wěn)定控制功能，達到安全轉(zhuǎn)向的控制目標，還可在車輛轉(zhuǎn)向開始時就進行橫擺穩(wěn)定控制，提高車輛的轉(zhuǎn)向性能。因此，輪轂/輪邊電機驅(qū)動電動汽車開始轉(zhuǎn)向后，可首先進行橫擺率跟蹤控制，使實際橫擺率跟蹤期望橫擺率，改善車輛橫擺動態(tài)響應(yīng)性能；當識別到不足轉(zhuǎn)向或過度轉(zhuǎn)向后，則將控制目標轉(zhuǎn)換為防止不足轉(zhuǎn)向或過度轉(zhuǎn)向。

目前，輪轂/輪邊電機驅(qū)動電動汽車橫擺穩(wěn)定控制的研究側(cè)重在橫擺率跟蹤控制算法上。橫擺率跟蹤控制過程中，一種方法是將單軌車輛模型的穩(wěn)態(tài)值作為期望橫擺率或根據(jù)路面附著系數(shù)和車速直接計算期望橫擺率。這種直接計算期望橫擺率的方法過于粗糙，工況適用性差，難以應(yīng)用。其原因是不同附著系數(shù)路面、車速和方向盤轉(zhuǎn)角時，期望橫擺率會過大或過小。當期望橫擺率過大時，橫擺率跟蹤控制在改善車輛橫擺動態(tài)響應(yīng)性能過程中易導(dǎo)致車輪側(cè)向力飽和，使車輛出現(xiàn)過度轉(zhuǎn)向現(xiàn)象從而導(dǎo)致車輛失穩(wěn)。當期望橫擺率過小時，橫擺率跟蹤控制無法改善車輛橫擺動態(tài)響應(yīng)性能。

為避免直接計算期望橫擺率所帶來的上述問題，工程中也采用在不同車速和方向盤轉(zhuǎn)角工況下，根據(jù)實際測量的橫擺率和修正方法進行期望橫擺率試驗標定的方法。但遍歷可能的車速和方向盤轉(zhuǎn)角范圍將面臨大量的試驗，帶來周期長，成本高的問題。

輪轂/輪邊電機驅(qū)動電動汽車橫擺穩(wěn)定控制中，期望橫擺率對于提高橫擺響應(yīng)性能，防止車輛失穩(wěn)非常重要，但目前缺乏有效的方法。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明針對直接計算期望橫擺率帶來的工況適用性差，難以應(yīng)用，以及試驗標定期望橫擺率帶來的試驗量大、周期長、成本高的問題，提供了一種輪轂/輪邊電機驅(qū)動電動汽車橫擺穩(wěn)定控制中的期望橫擺率設(shè)計方法。

本發(fā)明的目的是通過以下技術(shù)方案實現(xiàn)的：

一種輪轂/輪邊電機驅(qū)動電動汽車橫擺穩(wěn)定控制中的期望橫擺率設(shè)計方法，包括如下步驟：

一、根據(jù)車輪試驗數(shù)據(jù)確定前后軸車輪側(cè)向力進入飽和時對應(yīng)的前后軸車輪側(cè)偏角αfm和αrm。

二、依據(jù)前軸車輪側(cè)偏角αf和αfm，將前軸側(cè)向力分為5個分區(qū)：線性1區(qū)：線性2區(qū)：非線性1區(qū)：非線性2區(qū)：飽和區(qū)：αf＞αfm。

三、依據(jù)后軸車輪側(cè)偏角αr和αrm，將后軸側(cè)向力分為5個分區(qū)：線性1區(qū)：線性2區(qū)：非線性1區(qū)：非線性2區(qū)：飽和區(qū)：ar＞arm。

四、對前軸車輪側(cè)向力5個分區(qū)和后軸車輪側(cè)向力5個分區(qū)進行組合，以下六種分區(qū)為有效分區(qū)，其余分區(qū)為無效分區(qū)：

第一有效分區(qū)：前后軸都處于線性1區(qū)；

第二有效分區(qū)：前軸處于線性2區(qū)，后軸處于線性1區(qū)；

第三有效分區(qū)：前后軸都處于線性2區(qū)；

第四有效分區(qū)：前軸處于非線性1區(qū)，后軸處于線性2區(qū)；

第五有效分區(qū)：前軸處于非線性2區(qū)，后軸處于線性2區(qū)；

第六有效分區(qū)：前軸處于飽和區(qū)，后軸處于線性2區(qū)。

五、橫擺穩(wěn)定控制過程中，根據(jù)估計出的前后軸側(cè)偏角，確定所在的分區(qū)，若為有效分區(qū)，則計算期望橫擺率；若為無效分區(qū)，則保持原有期望橫擺率不變。

本發(fā)明依據(jù)車輪側(cè)偏角和車輪側(cè)向力特征，將車輛側(cè)向力劃分為不同特性的區(qū)域，并由此計算期望橫擺率，可避免期望橫擺率設(shè)計的過大或過小對橫擺響應(yīng)性能或橫擺穩(wěn)定性能的影響。

附圖說明

圖1為前軸車輪進入飽和區(qū)時對應(yīng)的前軸車輪側(cè)偏角αfm；

圖2為后軸車輪進入飽和區(qū)時對應(yīng)的后軸車輪側(cè)偏角αrm；

圖3為前軸車輪側(cè)偏角的三分區(qū)：線性區(qū)、非線性區(qū)和飽和區(qū)；

圖4為前軸車輪側(cè)偏角的五分區(qū)：2個線性區(qū)、2個非線性區(qū)和1個飽和區(qū)。

具體實施方式

下面結(jié)合附圖對本發(fā)明的技術(shù)方案作進一步的說明，但并不局限于此，凡是對本發(fā)明技術(shù)方案進行修改或者等同替換，而不脫離本發(fā)明技術(shù)方案的精神和范圍，均應(yīng)涵蓋在本發(fā)明的保護范圍中。

本發(fā)明提供了一種輪轂/輪邊電機驅(qū)動電動汽車橫擺穩(wěn)定控制中的期望橫擺率設(shè)計方法，具體實施步驟如下：

一、根據(jù)車輪試驗數(shù)據(jù)，繪制前(后)軸車輪側(cè)向力與側(cè)偏角的曲線，將曲線中側(cè)向力進入飽和時對應(yīng)的前(后)軸車輪側(cè)偏角作為αfm(αrm)，如圖1和圖2所示。

二、根據(jù)車輪側(cè)向力與側(cè)偏角的非線性特性，依據(jù)車輪側(cè)偏角對側(cè)向力進行第一次分區(qū)。第一次分區(qū)是將車輪側(cè)向力分為三個區(qū)，即線性區(qū)、非線性區(qū)和飽和區(qū)。圖3為前軸側(cè)向力與側(cè)偏角的分區(qū)方法，對前軸車輪側(cè)偏角和側(cè)向力進行第一次分區(qū)時，線性區(qū)的取值為非線性區(qū)的取值為飽和區(qū)為αf＞αfm。后軸分區(qū)與前軸同，即：線性區(qū)的取值為非線性區(qū)的取值為飽和區(qū)為ar＞arm。

三、對步驟二給出的第一次分區(qū)再次進行分區(qū)，分區(qū)方法是將線性區(qū)再分為2個區(qū)，非線性再分為2個區(qū)，最終形成5個分區(qū)，如圖4所示。對前軸車輪側(cè)偏角和側(cè)向力進行前軸第二次分區(qū)時，線性1區(qū)為：線性2區(qū)為：非線性1區(qū)：非線性2區(qū)：后軸分區(qū)與前軸同，即：線性1區(qū)為：線性2區(qū)為：非線性1區(qū)為：非線性2區(qū)為：飽和區(qū)。

四、對前軸車輪側(cè)向力5個分區(qū)和后軸車輪側(cè)向力5個分區(qū)進行組合，以下六種分區(qū)為有效分區(qū)，其余分區(qū)為無效分區(qū)：

第一有效分區(qū)：前后軸都處于線性1區(qū)；

第二有效分區(qū)：前軸處于線性2區(qū)，后軸處于線性1區(qū)；

第三有效分區(qū)：前后軸都處于線性2區(qū)；

第四有效分區(qū)：前軸處于非線性1區(qū)，后軸處于線性2區(qū)；

第五有效分區(qū)：前軸處于非線性2區(qū)，后軸處于線性2區(qū)；

第六有效分區(qū)：前軸處于飽和區(qū)，后軸處于線性2區(qū)。

五、橫擺穩(wěn)定控制過程中，根據(jù)估計出的前后軸側(cè)偏角，確定所在的分區(qū)，若為有效分區(qū)，則按以下方法計算有效分區(qū)的期望橫擺率γs(i＝1,2,3,4,5,6)；若為無效分區(qū)，則保持原有期望橫擺率不變。期望橫擺率的計算公式如下：

第一有效分區(qū)：

第二有效分區(qū)：

γ2s＝γ2s1+γ2s2(2)；

其中：

第三有效分區(qū)：

γ3s＝γ3s1+γ3s2+γ3s3(3)；

其中：

第四有效分區(qū)：

γ4s＝γ4s1+γ4s2+γ4s3(4)；

其中：

第五有效分區(qū)：

γ5s＝γ5s1+γ5s2+γ5s3(5)；

其中：

第六有效分區(qū)：

上式中各物理量定義如下：

m—車輛質(zhì)量；

δ—車輛前輪轉(zhuǎn)向角；

vx—車輛縱向速度；

lf—車輛質(zhì)心到前軸的距離；

lr—車輛質(zhì)心到后軸的距離；

l—車輛軸距l(xiāng)＝lf+lr；

cfi—前軸側(cè)向力處于第i個分區(qū)對應(yīng)的輪胎側(cè)偏剛度；

cri—后軸側(cè)向力處于第i個分區(qū)對應(yīng)的輪胎側(cè)偏剛度。