[发明专利]一种四轮驱动电动汽车转矩分配方法

摘要

本发明提供了一种四轮驱动电动汽车转矩分配方法，考虑前轮纵向力和横向力、后轮轮胎纵向力、轮胎的摩擦系数、轮胎的载荷、轮胎半径和轮毂电机的最大驱动力矩等参数，并优化了参数的权重系数，同时考虑驱动电机的驱动力限制条件，采用线性解析方法，提出了以稳定性的转矩分配优化方法，保证车身稳定性和可控性，并最大限度地利用了地面摩擦力。

主权项

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_x4M_z=l_f(F_y1+F_y2)+B(|F_x1-F_x2|+|F_x3-F_x4|)/2F_{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。