瞬時能耗最小的車輪轉(zhuǎn)矩分配方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及汽車車輪轉(zhuǎn)矩分配方法，特別涉及一種瞬時能耗最小的車輪轉(zhuǎn)矩分配 方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 各輪獨立驅(qū)動汽車是指各個驅(qū)動輪能夠獨立輸出驅(qū)動轉(zhuǎn)矩，即轉(zhuǎn)矩可以在各個驅(qū) 動輪之間按照控制規(guī)律任意分配。此類汽車能夠?qū)崿F(xiàn)很好的操縱穩(wěn)定性、動力性及其通過 性，并具備相當?shù)鸟{駛機動性和駕駛樂趣，是高性能運動型汽車普遍采用的驅(qū)動形式。此 外，各輪獨立驅(qū)動不限于動力源的形式，可以是傳統(tǒng)內(nèi)燃機驅(qū)動，亦可是混合動力驅(qū)動或純 電動驅(qū)動，例如，采用輪轂電機或輪邊電機實現(xiàn)獨立驅(qū)動的電動輪驅(qū)動系統(tǒng)就是現(xiàn)今各輪 獨立驅(qū)動汽車的典型代表，他代表著未來電動汽車的發(fā)展趨勢。譬如，本田SH-AWD超級 四輪獨立驅(qū)動、奧迪運動型差速器等傳統(tǒng)動力源下的各輪獨立驅(qū)動系統(tǒng)，以及如三菱Colt EV、Keio Eliica、Mini QED等電動輪獨立驅(qū)動樣車都是各輪獨立驅(qū)動技術(shù)應用的典型代 表。
[0003] 目前針對各輪轉(zhuǎn)矩獨立分配方法方面，主要集中以電子驅(qū)動防滑控制、直接橫擺 力偶矩控制為目的的各輪轉(zhuǎn)矩分配等方面。由于各輪獨立驅(qū)動汽車各輪轉(zhuǎn)矩獨立可控，轉(zhuǎn) 速和轉(zhuǎn)矩又易于獲得，且電機響應快、控制準確，因此在驅(qū)動防滑控制與傳統(tǒng)車相比有明顯 的優(yōu)勢。同時由于其各電機轉(zhuǎn)矩獨立可控，可通過對內(nèi)外側(cè)車輪施加不等的驅(qū)動轉(zhuǎn)矩產(chǎn)生 直接橫擺力矩，提高車輪的操縱穩(wěn)定性和轉(zhuǎn)彎機動性。目前針對電動汽車節(jié)能控制，普遍是 基于對電機工作點的調(diào)節(jié)，使之工作在高效區(qū)，或者考慮再生制動對經(jīng)濟性的貢獻。然而， 車輛在轉(zhuǎn)彎時由于車輪轉(zhuǎn)角和輪胎側(cè)偏角的緣故，其前輪側(cè)向力將產(chǎn)生一個沿著車身縱軸 線的反力，從而導致車輛無故降低車速，增加了能量消耗。研宄發(fā)現(xiàn)，針對各輪獨立驅(qū)動汽 車在轉(zhuǎn)彎時，可通過合理分配輪間轉(zhuǎn)矩使其轉(zhuǎn)彎阻力減小，從而進一步提高整車經(jīng)濟性。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 本發(fā)明提供了一種用于轉(zhuǎn)彎時汽車的轉(zhuǎn)矩輪間分配方法，其目的是減小轉(zhuǎn)彎時車 輛的能耗，提高過彎速度，并且具有最小的能耗。
[0005] 本發(fā)明提供的技術(shù)方案為：
[0006] 一種瞬時能耗最小的車輪轉(zhuǎn)矩分配方法，包括以下步驟：
[0007] 步驟一、通過傳感器測量得到汽車的行駛速度V、轉(zhuǎn)向盤轉(zhuǎn)角δ sw以及橫擺角速度 Ψ ；
[0008] 步驟二、使用如下公式，計算出左右兩側(cè)驅(qū)動輪之間的差動轉(zhuǎn)矩
[0009] AT = mV2
[0010] 其中，m為車輛質(zhì)量；V為行駛速度；δ SW為轉(zhuǎn)向盤轉(zhuǎn)角；r w為車輪滾動半徑；i 3為 轉(zhuǎn)向系統(tǒng)角傳動比；1為汽車軸距；L為質(zhì)心至后軸的距離；dT為汽車輪距；
[0011] 步驟三、在當前需求驅(qū)動轉(zhuǎn)矩Trai、當前行駛速度V、和當前差動轉(zhuǎn)矩Λ T工況下， 采用以下公式計算整車瞬時總電耗Ε_
【主權(quán)項】
1. 一種瞬時能耗最小的車輪轉(zhuǎn)矩分配方法，其特征在于，包括以下步驟： 步驟一、通過傳感器測量得到汽車的行駛速度V、轉(zhuǎn)向盤轉(zhuǎn)角Ssw以及橫擺角速度 步驟二、使用如下公式，計算出左右兩側(cè)驅(qū)動輪之間的差動轉(zhuǎn)矩
其中，m為車輛質(zhì)量；V為行駛速度；δ sw為轉(zhuǎn)向盤轉(zhuǎn)角；rw為車輪滾動半徑；i s為轉(zhuǎn)向 系統(tǒng)角傳動比；1為汽車軸距；L為質(zhì)心至后軸的距離；dT為汽車輪距； 步驟三、在當前需求驅(qū)動轉(zhuǎn)矩Trai、當前行駛速度V、和當前差動轉(zhuǎn)矩△ T工況下，采用 以下公式計算整車瞬時總電耗E_
其中，1^1、1&、1；1、1"分別為左前輪、右前輪、左后輪、右后輪的轉(zhuǎn)矩，〇 1^1、〇111&、〇^ η、"為別為左前輪、右前輪、左后輪、右后輪的轉(zhuǎn)速，n fl、η&、nrU1?分別為左前輪、 右前輪、左后輪、右后輪驅(qū)動電機的工作效率，c為既定循環(huán)工況的總時間； 求得當整車瞬時總電耗Eram最小時左前輪、右前輪、左后輪、右后輪的轉(zhuǎn)矩T fl、Tft、Tri、 T"，并將該轉(zhuǎn)矩分配給相應的車輪。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的瞬時能耗最小的車輪轉(zhuǎn)矩分配方法，其特征在于，步驟二中， 計算兩側(cè)驅(qū)動輪之間的差動轉(zhuǎn)矩之前，先利用如下公式計算側(cè)向加速度
并判斷側(cè)向加速度是否大于0. 6g，其中，g為重力加速度； 若是，則令兩側(cè)驅(qū)動輪之間的差動轉(zhuǎn)矩ΔΤ = 0,并進行步驟三； 若否，則繼續(xù)進行步驟二。
3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的瞬時能耗最小的車輪轉(zhuǎn)矩分配方法，其特征在于，步驟二中， 計算得到兩側(cè)驅(qū)動輪之間的差動轉(zhuǎn)矩后，利用如下公式計算理想橫擺角速度
其中，Kw為汽車穩(wěn)定性因數(shù)； 并判斷橫擺角速度P是否大于理想橫擺角速度之； 若否，則保持計算得到兩側(cè)驅(qū)動輪之間的差動轉(zhuǎn)矩ΔT不變； 若是，則表明上一控制周期引入的差動轉(zhuǎn)矩使汽車處于轉(zhuǎn)向過度，故利用如下公式對 差動轉(zhuǎn)矩進行修正
其中AT(h-l)為上一控制周期輸出的差動轉(zhuǎn)矩，AT(h)為本次控制周期計算得到的 差動轉(zhuǎn)矩，h為控制周期次序號，P為比例系數(shù)。
4. 根據(jù)權(quán)利要求2或3所述的瞬時能耗最小的車輪轉(zhuǎn)矩分配方法，其特征在于，步驟 二中計算得到差動轉(zhuǎn)矩ΔΤ后，判斷ΛΤ是否大于汽車最大輸出轉(zhuǎn)矩T max;若是，則令ΛΤ = Tmax;若否則維持Δ T不變。
5. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的瞬時能耗最小的車輪轉(zhuǎn)矩分配方法，其特征在于，步驟三包 括以下分步驟： a) 利用下式計算車輪轉(zhuǎn)速
其中rw為車輪滾動半徑； b) 利用如下公式，計算左前輪與左后輪的轉(zhuǎn)矩關(guān)系，以及右前輪與右后輪的轉(zhuǎn)矩關(guān)系 Tf !+Trl= (Treq+AT)/2 Tfr+Trr= (Treq-AT)/2 c) 在當前需求驅(qū)動轉(zhuǎn)矩Trai、當前行駛速度V、和當前差動轉(zhuǎn)矩Λ T工況下，整車瞬時總 電耗Ε_為關(guān)于左前輪轉(zhuǎn)矩T fl和右前輪轉(zhuǎn)矩T 的二維函數(shù)，計算出所述瞬時總電耗E。"的 最小值Eram min，以及對應的左前輪轉(zhuǎn)矩Tfl、左后輪轉(zhuǎn)矩Tri、右前輪轉(zhuǎn)矩Tft、右后輪轉(zhuǎn)矩T"， 并將對應轉(zhuǎn)矩分配給對應的車輪。
6. 根據(jù)權(quán)利要求5所述的瞬時能耗最小的車輪轉(zhuǎn)矩分配方法，其特征在于，步驟c)中， 將左前輪轉(zhuǎn)矩范圍進行離散，得到若干級的左前輪轉(zhuǎn)矩，將右前輪的轉(zhuǎn)矩范圍進行離散，得 到若干級的右前輪轉(zhuǎn)矩，分別計算在不同級左前輪轉(zhuǎn)矩和不同級右前輪轉(zhuǎn)矩情況下瞬時總 電耗Ε_，并找出其最小值E ram min對應的左前輪轉(zhuǎn)矩T fl、左后輪轉(zhuǎn)矩Tri、右前輪轉(zhuǎn)矩Tft、右 后輪轉(zhuǎn)矩T"，并將對應轉(zhuǎn)矩分配給對應的車輪。
7. 根據(jù)權(quán)利要求6所述的瞬時能耗最小的車輪轉(zhuǎn)矩分配方法，其特征在于，將左前 輪轉(zhuǎn)矩范圍_Τε max~T ε max離散化為等差數(shù)列Tfl(j)，j = I. . . J，公差為lONm，即Tfl(I) =[_Te-mJ，Tfl ⑵=([Te-max]+10)Nm，…，
，…，Tfl(J) = [Te-眶]，其中
將右前輪轉(zhuǎn)矩范圍_Τε max~T ε max離散化為等差數(shù)列Tfr(k)，k= 1...K，公差為10Nm， 即 Tfr (I) = [-Te mJ，Tfr (2)= ([Te mJ+10) Nm，…，
，…，Tfr (K) = [Te mJ， 其中
8. 根據(jù)權(quán)利要求5-7中任一項所述的瞬時能耗最小的車輪轉(zhuǎn)矩分配方法，其特征在 于，將車輪旋轉(zhuǎn)速度范圍、需求驅(qū)動轉(zhuǎn)矩變化范圍、左右驅(qū)動輪轉(zhuǎn)矩差變化范圍進行離散， 得到若干級數(shù)的車輪旋轉(zhuǎn)速度《 m(n), n = I. . . N，若干級數(shù)的需求驅(qū)動轉(zhuǎn)矩Um)，m = 1...M和若干級數(shù)的左右驅(qū)動輪轉(zhuǎn)矩差AT(i)，i = 1...1，并將當前工況下的車輪旋轉(zhuǎn)速 度、需求驅(qū)動轉(zhuǎn)矩、左右驅(qū)動輪轉(zhuǎn)矩差取整到最接近的級數(shù)。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的瞬時能耗最小的車輪轉(zhuǎn)矩分配方法，其特征在于，將車輪旋 轉(zhuǎn)速度范圍〇~《m_max離散化為等差數(shù)列ω m(n)，n= I. . .N，公差為100r/minj|3 Om(I)= Or/min，〇m(2) = l〇〇r/min，〇m(3) = 200r/min，...，Qm(N) = [〇m-max]，其中
并且當 wm(n)彡 〇m< ω m(n+l)時，令 Om= ω m(n); 將需求驅(qū)動轉(zhuǎn)矩變化范圍〇~離散化為等差數(shù)列T Μ(1(πι)，πι = I. . . Μ，公差 為 lONm，即 Treq(I) = ONm，Treq(2) = lONm，Treq(3) = 20Nm，…，Tr叫(M) = [Treq mJ，其中
,并且當 Treq(m)彡 TreqC T req (m+1)時，令 Treq= T req(m); 將左右驅(qū)動輪轉(zhuǎn)矩差變化范圍-ΔΤ_~ΛΤ_離散化為等差數(shù)列ΛΤ(υ，i = I. . . I， 公差為 l〇Nm，即 ΛΤ(1) = [-ΛΤ·]，ΛΤ(2)= ([-ATmax]+10)Nm，…，
，…， ΛΤ(Ι) = [ΔΤ·]，其4
，并且當 AT(i)彡 ΔΤ< ΔΤα+l)時，令 ΔΤ= AT(i)。
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種瞬時能耗最小的車輪轉(zhuǎn)矩分配方法，包括以下步驟：步驟一、通過傳感器測量得到汽車的行駛速度、轉(zhuǎn)向盤轉(zhuǎn)角以及橫擺角速度；步驟二、計算出左右兩側(cè)驅(qū)動輪之間的差動轉(zhuǎn)矩；步驟三、在當前需求驅(qū)動轉(zhuǎn)矩、行駛速度、差動轉(zhuǎn)矩工況下，計算整車瞬時總電耗，求得當整車瞬時總電耗最小時左前輪、右前輪、左后輪、右后輪的轉(zhuǎn)矩，并將該轉(zhuǎn)矩分配給相應的車輪。在汽車轉(zhuǎn)彎時，應用本發(fā)明所述的轉(zhuǎn)矩分配方法實現(xiàn)了減少汽車轉(zhuǎn)彎阻力，并且汽車消耗的功率最小，達到最佳的節(jié)能效果。
【IPC分類】B60W30-18
【公開號】CN104760594
【申請?zhí)枴緾N201510090540
【發(fā)明人】王軍年, 巴特, 孫文, 王慶年
【申請人】吉林大學
【公開日】2015年7月8日
【申請日】2015年2月28日