[发明专利]一种基于滑移率的四驱电动汽车转矩控制分配方法

说明书

本发明公开了一种基于滑移率的四驱电动汽车转矩控制分配方法，针对四驱电动汽车，进行滑移率计算和轮胎力控制分配，然后根据滑移率判断轮胎是否处于稳定状态，若汽车处于稳定状态，则通过轮胎逆模型求解目标滑移率，进行滑移率控制，实现车轮转矩分配；若汽车处于不稳定状态，则利用滑模极值搜索算法控制车轮转矩，实现最优滑移率和最大轮胎力。该方法考虑轮胎的动力学特性，基于滑移率对轮胎力进行准确控制，同时能够防止车轮滑移率过大，出现车轮抱死或滑转，有效提高四驱电动汽车的动力学安全性能。

技术领域

本发明涉及车辆动力学控制领域，特别是一种基于滑移率的四驱电动汽车转矩控制分配方法。

背景技术

基于轮毂电机的四轮独立驱动电动汽车，四个车轮转矩独立可控，可以通过转矩控制分配提高车辆的动力学性能，增加了动力学控制自由度。此外电机既可以进行驱动，也可以进行制动，相比于传统内燃机和液压制动系统，其转矩响应速度和控制精度都较高，有利于改善动力学控制系统的性能。因此，四轮独立驱动电动汽车在动力学控制方面具有明显的优势，近年来逐渐成为一个研究热点。

车轮转矩控制分配是四驱电动汽车动力学控制的一个重要方面，目前关于转矩控制分配的研究，主要包括安全和节能两方面的优化目标，如以稳定性控制广义力跟踪误差、轮胎力利用附着系数等表示安全性控制指标，以驱动系统能量效率表示节能指标。然后利用最优化控制方法，得到各个车轮的期望轮胎力，然后通过车轮半径得到期望车轮转矩，作为执行器的输入指令，实现动力学控制。

在车轮转矩控制分配中，车轮转矩通过轮胎的动力学特性，才可以得到期望轮胎力，因此轮胎的动力学特性不可忽视。而目前关于车轮转矩分配的研究中，主要侧重在轮胎力的控制分配阶段，通过控制车轮转矩实现轮胎力过程通常被忽略。而轮胎力控制的一个主要参量就是滑移率，因此，基于滑移率控制，考虑轮胎的动力学特性，进行四驱电动汽车的转矩控制分配具有重要意义。同时，滑移率控制过程中，需要防止车轮滑移率过大，出现车轮抱死或滑转，影响车辆安全性。这也对目前的基于滑移率的控制带来了挑战。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是：提供一种新型的四驱电动汽车转矩控制分配方法，该方法考虑轮胎的动力学特性，基于滑移率对轮胎力进行准确控制，同时能够防止车轮滑移率过大，出现车轮抱死或滑转，有效提高四驱电动汽车的动力学安全性能。

本发明解决其技术问题采用以下的技术方案：

一种基于滑移率的四驱电动汽车转矩控制分配方法，其特征在于包括如下主要步骤：

S1：车辆运行过程中采集加速、制动和方向盘转角信号，得到汽车的实际滑移率和纵向力需求，根据约束条件，进行轮胎力控制分配，得到期望轮胎力；

S2：根据汽车实际滑移率判定汽车的稳定状态；

S3：根据汽车的稳定状态，选择控制方法：若汽车处于稳定状态，则将期望轮胎力作为目标滑移率求解模块的输入信号，利用轮胎逆模型求解目标滑移率，然后通过反馈闭环控制使滑移率在安全约束范围内，实现目标滑移率，得到各个车轮的转矩输入，将车轮转矩输入分配给车辆执行器；

若汽车处于不稳定状态，则利用滑模极值搜索控制搜索出最佳滑移率，并通过控制得到各个车轮的转矩输入，将车轮转矩输入分配给车辆执行器，使实际滑移率保持在最优滑移率附近；

S4：电机和液压执行器对得到的需求转矩输入快速响应，输出实际的电机转矩和制动转矩，并将实际输入信息反馈给车辆。

进一步的，步骤S1中，轮胎力控制分配时，将轮胎滑移率功率损耗最小作为优化目标，同时考虑执行器的静态约束，决策四个车轮的期望轮胎力。

进一步的，步骤S1中，将轮胎滑移功率损耗最小作为优化目标：

同时满足约束条件：