[发明专利]一种用于轮毂电机驱动车辆的蠕行控制方法

摘要

本发明提出了一种用于轮毂电机驱动车辆的蠕行控制方法，属于车辆动力学控制领域。该方法首先根据设定的最大蠕行坡度、起步时间和蠕行车速来确定最大蠕行扭矩限值、蠕行扭矩速度比例系数和蠕行目标车速，其中，将蠕行起步分为两阶段；然后通过确定的最大蠕行扭矩限值、蠕行扭矩速度比例系数和蠕行目标车速，采用带限值的比例控制计算得到各车轮的总扭矩，实现对车辆的蠕行控制。本发明既能保证蠕行起步时间满足要求，同时在起步过程中，在一定坡度下不溜坡、车速不超调，且车速与扭矩一致收敛，起步具有较好的平顺性，特别是针对质量较大的电动客车，效果尤为显著；通过本发明确定的蠕行控制参数，可减少后期标定工作。

主权项

1.一种用于轮毂电机驱动车辆的蠕行控制方法，其特征在于，包括以下步骤：1)蠕行控制参数确定蠕行控制分为前进蠕行控制和倒车蠕行控制两种情况，均采用带扭矩限值的比例控制，控制参数包括最大蠕行扭矩限值、蠕行扭矩速度比例系数和蠕行目标车速，具体过程如下：1.1)基本参数设定，包括设定最大蠕行坡度、起步时间和蠕行车速根据行业标准CJJ 37‑2012《城市道路工程设计规范》和JTG B01‑2014《公路工程技术标准》，蠕行坡度覆盖上述标准所有道路坡度，从而设定最大蠕行坡度i_cmax；设定起步时间，包括前进起步时间为t_c和倒车起步时间为t_bc，且倒车起步时间t_bc略长于前进起步时间t_c；3s≤t_c＜8s，3s＜t_bc≤8s；设定蠕行车速，包括前进蠕行车速为v_c和倒车蠕行车速为v_bc，且倒车蠕行车速v_bc略低于前进蠕行车速v_c；3km/h＜v_c≤10km/h，3km/h≤v_bc＜10km/h；1.2)通过设定的最大蠕行坡度确定最大蠕行扭矩限值所述最大蠕行扭矩限值包括最大前进蠕行扭矩限值T_max和最大倒车蠕行扭矩限值T_bmax，设定T_max＝T_bmax，其中，最大前进蠕行扭矩限值T_max通过公式(1)计算得到：式中，n为车辆的驱动轮数量；r_r为车轮滚动半径，各车轮的滚动半径相等；m为车辆总质量；g为重力加速度；α_cmax为最大蠕行坡道角，与最大蠕行坡度i_cmax的关系如公式(2)所示：i_cmax＝tan(α_cmax)               (2)1.3)通过设定的起步时间和蠕行车速确定蠕行扭矩速度比例系数将蠕行起步分为两个阶段，令前进蠕行和倒车蠕行第一阶段时间分别为t₁和t_b1，前进蠕行和倒车蠕行第二阶段时间分别为t₂和t_b2，并满足公式(3)和(4)：t_c＝t₁+t₂           (3)t_bc＝t_b1+t_b2            (4)其中，第一阶段以最大前进蠕行扭矩限值T_max或者最大倒车蠕行扭矩限值T_bmax驱动车辆，在平路忽略行驶阻力情况下，前进蠕行第一阶段时间t₁和倒车蠕行第一阶段时间t_b1分别通过公式(5)和(6)计算得到：式中，K_p是前进蠕行扭矩速度比例系数，K_bp是倒车蠕行扭矩速度比例系数；K_m是与车辆质量相关的系数，表征车辆惯性，为一常数，K_m的表达式如公式(7)所示：其中，J为所有车轮转动惯量之和；第二阶段为比例控制阶段，车速以达到蠕行车速的95％作为蠕行起步结束时刻，则前进蠕行第二阶段时间t₂和倒车蠕行第二阶段时间t_b2分别通过公式(8)和(9)计算得到：1.4)通过设定的蠕行车速确定蠕行目标车速所述蠕行目标车速包括前进蠕行目标车速v_ref和倒车蠕行目标车速v_bref，在考虑行驶阻力情况下，前进蠕行目标车速v_ref和倒车蠕行目标车速v_bref分别通过公式(10)和(11)计算得到：其中，F_r为平路行驶的行驶阻力；2)带扭矩限值的蠕行比例控制，按照以下步骤依次进行：2.1)蠕行控制介入条件判断对于前进蠕行，若同时满足公式(12)和(13)，则进入前进蠕行控制模式；对于倒车蠕行，若同时满足公式(13)和(14)，则进入倒车蠕行控制模式：v＜v_cp                (12)α_a＝0                 (13)v_b＞v_bcp               (14)式中，v为前进模式的当前车速；v_cp为前进临界蠕行车速，取值范围为1.2v_c≤v_cp≤2v_c；α_a为加速踏板开度百分比；v_b为倒车模式的当前车速；v_bcp为倒车临界蠕行车速，取值范围为2v_bc≤v_cp≤1.2v_bc；2.2)确定蠕行比例控制扭矩值对于前进蠕行，其基本控制律如公式(15)所示：式中，T_cp为前进蠕行比例控制扭矩值；对于倒车蠕行，基本控制律如公式(16)所示：式中，T_bcp为倒车蠕行比例控制扭矩值；2.3)分别采用公式(17)和(18)计算前进时的车轮总扭矩T_c和倒车时的车轮总扭矩T_bc：T_c＝min(T_cp，T_max)          (17)T_bc＝max(T_bcp，T_bmax)            (18)通过公式(17)和(18)确定的蠕行扭矩限值控制各个车轮的总扭矩，以实现轮毂电机驱动车辆的蠕行控制。