[发明专利]一种四轮驱动电动汽车转矩分配方法

权利要求书

1.一种四轮驱动电动汽车转矩分配方法，其特征在于，包括以下步骤：

（1）、目标函数：

J=cx1Fx12+cy1Fy12(u1Fz1)2+cx2Fx22+cy2Fy22(u2+Fz2)2+cx3Fx32min((u3Fz3)2,(T3max/r3)2)+cx4Fx42min((u4Fz4)2,(T4max/r4)2)---(1)]]>

其中，c_xi表示第i个轮胎的纵向力权重系数，c_yi表示第i个轮胎的侧向力权重系数，F_xi为第i个轮胎的轮胎纵向力，F_yi为第i个轮胎的轮胎侧向力，u_i为第i个轮胎的附着系数，F_zi为第i个轮胎的轮胎载荷，为第i个轮胎的轮毂电机最大驱动力矩，x为纵向方向，y为侧向方向，z为垂直于xy平面方向，min（*，*）表示取二者中的最小值，i=1，2，3，4分别代表左前轮，右前轮，左后轮，右后轮；

（2）、选择左前车轮的侧向力F_y1和左右前轮两个纵向力F_x1、F_x2为未知参数，则：

Fx3=-Fx1+lf(u1Fz1+u2Fz2)B*u1Fz1*Fy1+Fx_des2-MzB---(2)]]>

Fx4=-Fx2-lf(u1Fz1+u2Fz2)B*u1Fz1*Fy1+Fx_des2-MzB---(3)]]>

Fy2=u2Fz2u1Fz1*Fy1---(4)]]>

其中，B表示车轮前轮两轮间距；

F_{x_des}=F_x1+F_x2+F_x3+F_x4

M_z=l_f(F_y1+F_y2)+B(|F_x1-F_x2|+|F_x3-F_x4|)/2

F_{x_des}表示期望的纵向净力，M_z表示车辆稳定所需要的横摆力矩，其由横摆力矩控制模块确定；

（3）、将公式（2）、（3）、（4）代入到目标函数（1）中，求解现在目标函数的极小值，分别对前轮左侧车轮的侧向力F_y1和左右前轮两个纵向力F_x1、F_x2求偏导并令其等于0，可得：

∂J∂Fx1=2*(cx1(u1Fz1)2+cx3min((u3Fz3)2),(T3max/r3)2))*Fx1-]]>

2*lf(u1Fz1+u2Fz2)B*u1Fz1*cx3min((u3Fz3)2,(T3max/r3)2)*Fy1----(5)]]>

2*(Fx_des2-MzB)*cx3min((u3Fz3)2,(T3max/r3)2)=0;]]>

∂J∂Fx2=2*(cx2(u2Fz2)2+cx4min((u4Fz4)2,(T4max/r4)2))*Fx2+]]>

2*lf(u1Fz1+u2Fz2)B*u1Fz1*cx4min((u4Fz4)2,(T4max/r4)2)*Fy1----(6)]]>

2*(Fx_des2+MzB)*cx4min((u4Fz4)2,(T4max/r4)2)=0;]]>

∂J∂Fy1=-2*lf(u1Fz1+u2Fz2)B*u1Fz1*cx3min((u3Fz3)2,(T3max/r3)2)*Fx1+]]>

2*lf(u1Fz1+u2Fz2)B*u1Fz1*cx4min((u4Fz4)2,(T4max/r4)2)*Fx2+]]>

2*cy1(u1Fz1)2+(u2Fz2u1Fz1)2*cy2(u2Fz2)2+(lf(u1Fz1+u2Fz2)B*u1Fz1)2*(cx3min((u3Fz3)2,(T3max/r3)2)+cx4min((u4Fz4)2,(T4max/r4)2))*Fy1+---(7)]]>

2*lf(u1Fz1+u2Fz2)B*u1Fz1(Fx_des2-MzB)*cx3min((u3Fz3)2,(T3max/r3)2)(Fx_des2+MzB)*cx4min((u4Fz4)2,(T4max/r4)2)=0;]]>

求解方程（5）、（6）、（7）得到所需要分配的左前车轮的侧向力F_y1和左右前轮两个纵向力F_x1、F_x2，再由公式（2）、（3）、（4）计算出其余所需分配的右前车轮的侧向力F_y2和左右后轮两个纵向力F_x3、F_x4；

（4）、根据左前车轮的侧向力F_y1、右前车轮的侧向力F_y2以及左右前轮两个纵向力F_x1、F_x2计算出左右前轮的驱动转矩和方向盘转角修正值，将左右后轮两个纵向力F_x3、F_x4计算出左右后轮的驱动转矩，然后，用四个驱动转矩控制四轮驱动电动汽车。

（5）、由车轮的侧向力和纵向力可以计算出四个车轮分别所需的力矩为：

Mi=Mxi2+Myi2,]]>其中，M_xi=l_f·F_xiM_yi=l_f·F_yi  i=1,2，

M_i=M_xi=l_f·F_xi         i=3,4，

其中，M_i表示四个轮子的力矩。

2.一种四轮驱动电动汽车转矩分配方法，其特征在于，所述的第i个轮胎的纵向力权重系数c_xi、侧向力权重系数c_yi为：

Cxi=0.5,m≥0.60.3+0.1*(m0.6+|n|0.8),0≤m<0.60.3+0.2*(|m|0.7-|n|0.8),-0.7<m<00.5,m≤-0.7]]>

C_yi=1-C_xi；

轮胎纵向重心转移率m和侧向重心转移率n为：

m=lf(u1*Fz1+u2*Fz2)-lr(u3*Fz3+u4*Fz4)u1*Fz1+u2*Fz2+u3*Fz3+u4*Fz4]]>

n=B2(-u1*Fz1+u2*Fz2-u3*Fz3+u4*Fz4)u1*Fz1+u2*Fz2+u3*Fz3+u4*Fz4]]>

其中，l_f表示前轮到车辆质心之间的距离，B表示车轮前轮两轮间距，l_r表示后轮到车辆质心之间的距离；

m正方向越大，表示汽车减速度越大，汽车提供制动力，汽车载荷向前转移，m负方向越大，表示汽车加速度越大，汽车提供驱动力，汽车载荷向后转移；n正方向越大，表示汽车向左转弯程度越大，载荷向右转移，n负方向越大，表示汽车向右转弯程度越大，载荷向左转移；汽车纵向重心转移率m和侧向重心转移率n规定在-0.8到0.8之间，若计算超出该范围，则取边界值。