[发明专利]一种多轴驱动分布式车辆的车轮扭矩分配方法

说明书

本发明提出了一种多轴驱动分布式车辆的车轮扭矩分配方法，本发明通过将上层控制器的车辆纵向力与车辆横摆力矩指令转化为车轮解析纵向扭矩和与车轮解析转向扭矩差，并将车轮的扭矩分配分为左右分配与前后分配两个阶段；左右分配时将一侧车轮视为一个整体，采用转向优先的原则；前后分配采用考虑不同车轮限值下的平均分配的方式，使同侧车轮扭矩负担相近，同侧车轮之间扭矩相互补偿，准确实现同侧车轮扭矩和的分配。本发明将复杂的多轴车轮扭矩分配问题分解为较少车轮的扭矩分配问题，降低了车轮扭矩分配的复杂度，保证车辆的动力性和转向稳定性，以及上层控制器需求指令的最大实现，特别适用于车轮能力限制或者损坏的工况下的车轮扭矩分配。

技术领域

本发明属于车辆动力学控制领域，特别涉及一种多轴驱动分布式车辆的车轮扭矩分配方法。

背景技术

分布式车辆是指将电机直接安装在车轮内(即采用轮毂电机)或者附近(即采用轮边电机)的车辆，通过电机扭矩实现车辆的控制。分布式车辆具有驱动传动链短、传动效率高、结构紧凑等突出优点，逐年来一直广受汽车业研发人员的关注。

目前，对于分布式车辆的整车控制可通过上层控制器与底层控制器实现，其中，上层控制器根据驾驶员操作与车辆状态等，得到车辆的上层需求指令，包括车辆纵向力与横摆力矩；底层控制器根据上层控制器的需求指令，进行车轮扭矩分配，实现对整车的控制。

多轴驱动分布式车辆一般具有多个动力源，增加了车辆动力分配的组合方式与复杂度，可以结合多种优化目标，如动力性、经济性、稳定性等进行车轮扭矩分配。

目前底层控制器一般采用的车轮扭矩分配方法是通过建立车轮扭矩分配优化函数并对其进行求解，以此提升整车经济性、稳定性等，但优化求解问题不仅受到车辆纵向力与横摆力矩实现的等式约束，还受到单个车轮的扭矩能力限值的不等式约束，在车辆的各种复杂工况，如跛行模式下的扭矩分配，目前的求解方法，计算花费大，很难在控制时间内求解得到最优解；其次，优化函数的参数需要根据不同工况进行标定，增加了扭矩分配算法的研发成本，因此其很难在实际车辆中应用。此外，还有基于规则的车轮扭矩分配方法，目前多是针对两轴车辆进行分配，先对前、后轴车轮扭矩进行确定，再确定每个轴的左右轮的扭矩指令，此时当某一轴车轮扭矩由于扭矩能力限值不能实现时，不能由另一轴进行补偿，导致由于扭矩分配不当，损失了上层控制器的扭矩指令。

在车轮扭矩分配中，当车轮由于扭矩限值不能实现上层控制器需求时，目前的一些方案是选用纵向力优先原则，此时虽保证了车辆的纵向需求，但却影响了车辆的横摆力矩，特别是在高速或者低附路面时不利于车辆的稳定性控制。还有一部分方案为通过判断条件，选择纵向力优先或者转向优先。但是优先判断条件较为复杂，与地面附着和驾驶员操作等相关，增加了车辆扭矩分配的复杂度。而若一直选用转向横摆力矩优先，始终以车辆的转向稳定性为优先，在低速时不仅能够减小车辆转向半径，在高速时，还能够得到良好的稳定性，简化扭矩分配，提升车辆转向安全性。

综上，对于多轴驱动分布式车辆扭矩分配问题，若采用现有的求解优化函数的扭矩分配方式，则会受到多个等式和不等式约束，求解计算花费大，且优化函数参数需试验确定，增加研发成本。而目前采用的基于规则的扭矩分配方式，则不能完全发挥车轮的全部扭矩能力实现上层控制器的需求指令，在车轮扭矩限值不能满足上层控制器需求指令时，目前的算法还未能够很好解决转向稳定性与动力性之间的平衡协调，在高速或者低附时不利于车辆的稳定性控制，影响车辆转向安全性。

发明内容

本发明的目的是根据针对目前多轴驱动车辆扭矩分配中，存在计算求解花费大，优化参数难以确定，车轮扭矩之间不能相互补偿最大实现上层控制器需求指令等问题。提出一种多轴驱动分布式车辆车轮扭矩分配方法。

为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：