[发明专利]一种多轴轮毂电机驱动车辆的自适应电子差速控制方法

权利要求书

1.一种多轴轮毂电机驱动车辆的自适应电子差速控制方法，其特征在于，包括下列步骤：

第一步，建立8×8轮毂电机独立驱动车辆运动方程；

根据车身纵向、侧向、垂向、横摆、俯仰、侧倾运动6个自由度建立坐标系，x轴正向沿车体纵向对称线，向前为正；y轴通过质心沿汽车横向位置，向右为正；z轴根据右手定则，竖直向下为正；建立车身运动方程；

在传统车辆车轮受力基础上考虑悬架和车轮的相互作用力，建立车轮旋转动力学方程如式(1)：

式中：I_w——车轮转动惯量

T_q——车轮驱动力矩

F_d——轮胎与地面之间的纵向力

T_b——制动力矩

M_ω——车轮质量

ξ——作用系数

r_ω——车轮滚动半径

v_ω——车轮轮心处速度

ω_o——车轮转动角速度

式(1)中，方程右侧最后一项为由轮轴对从动轮轮心处的作用而在地面上形成的反力，通过该右侧最后一项，式(1)可同时表示驱动轮及从动轮动力学问题，利用式(2)确定ξ取值：

第二步，计算车轮轮心处实际运动速度；

利用式(3)计算车轮轮心水平运动速度：

式中：v_hi——各车轮轮心水平运动速度

u——车身纵向速度

v——车身侧向速度

r——车身横摆角速度

L_i——平面内各轴到质心的距离

δ_i——各车轮偏转角

利用式(4)计算车轮轮心垂向运动速度w_ui：

式中：M_ui——各车轮处的非簧载质量

w_ui——车轮轮心垂向运动速度

K_ui——轮胎垂向刚度

Z_ri——车轮所处路面的不平度

Z_ui——车轮质心高度

C_ui——轮胎垂向阻尼

w_ri——车轮处路面不平度变化率

F_vi——各车轮沿z轴方向作用在悬架处的力

B_i——悬架结构参数

利用式(5)计算车轮轮心处实际运动速度v_wi：

第三步，计算综合车速；

根据油门-车速查表得到驾驶员期望车速值V_R；利用车轮转速，计算得到车辆实际车速V_Z；根据得到的驾驶员期望车速值和车辆实际车速值进行加权计算，得到综合车速值，如式(6)所示：

V_T＝AV_R+BV_Z (6)

式中：V_T——综合车速

A、B——加权系数，通过实验标定；

第四步，计算各驱动电机目标转矩；

以油门踏板开度和当前转向盘转角作为控制输入，根据式(6)计算的综合车速值，利用车辆自身结构几何关系得到各车轮轮心处期望速度；将计算得到的车轮轮心处实际速度和各车轮轮心处期望速度输入到PID控制器中，利用式(7)计算各驱动电机目标转矩：

T_Ti＝K_P(v_Ti-v_wi)+K_I(v_Ti-v_wi)+K_D(v_Ti-v_wi) (7)

式中：T_Ti——各驱动电机目标转矩

v_Ti——各车轮轮心处期望速度

K_P、K_I、K_D——PID控制器参数，通过实验标定；

车轮实际转速由电机驱动转矩和实际车轮受力的平衡点决定，并反馈给整车控制器实现闭环，按转矩指令控制且转速随动的策略以实现各车轮自适应差速，整车控制系统根据汽车运动状态输出驱动电机转矩指令信号，使得油门踏板同时控制车速和电机转矩；其中，电机转矩既可以采用开环控制，也可以采用闭环反馈控制。