[发明专利]一种四轮独立驱动电动汽车转矩分配控制方法及系统

权利要求书

1.一种四轮独立驱动电动汽车转矩分配控制方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：

1)实时采集的驾驶员操作行为信号及车辆行驶参数，对所采集的数据进行数据预处理后保存；

2)根据步骤1)所采集的数据识别当前驾驶员的驾驶意图；

3)根据驾驶意图识别结果采用相应的控制策略进行控制，并根据控制策略向各驱动电机发出转矩控制指令。

2.根据权利要求1所述的一种四轮独立驱动电动汽车转矩分配控制方法，其特征在于，所述的步骤1)中采集的数据包括加速踏板开度、加速踏板开度变化率、车速、加速度、方向盘转角、车轮转角和横摆角速度。

3.根据权利要求1所述的一种四轮独立驱动电动汽车转矩分配控制方法，其特征在于，所述的步骤1)中，数据预处理包括单位的转换和异常数据的剔除。

4.根据权利要求1所述的一种四轮独立驱动电动汽车转矩分配控制方法，其特征在于，所述的步骤2)中，驾驶意图的识别具体为：将步骤1)采集的数据输入用于识别驾驶意图的模糊控制器中，模糊控制器根据预先设定的模糊推理规则和隶属函数输出驾驶意图识别结果。

5.根据权利要求4所述的一种四轮独立驱动电动汽车转矩分配控制方法，其特征在于，所述的模糊控制器的模糊推理规则和隶属函数由神经网络优化获得。

6.根据权利要求1或4所述的一种四轮独立驱动电动汽车转矩分配控制方法，其特征在于，所述的驾驶意图识别结果包括平缓加速、一般加速、紧急加速、低速巡航、高速巡航和转向行驶。

7.根据权利要求6所述的一种四轮独立驱动电动汽车转矩分配控制方法，其特征在于，所述的步骤3)具体为：

a)当驾驶意图识别结果为缓慢加速时，控制策略为整车采用后轮驱动方式，且转矩平均分配，整车总需求转矩为：

T_总＝λ·K·T_max

其中，T_总为整车总需求转矩，λ为调整系数，λ＝0.8～1.0，K为加速踏板开度，T_max为电机所能提供的最大转矩；

后轮驱动电机所分配的转矩为：

T_rr＝T_d＝0.5T_总

其中，T_rr、T_rl分别为左后轮、右后轮的驱动电机所分配的转矩值；

b)当驾驶意图识别结果为一般加速时，控制策略为整车采用后轮驱动方式，转矩平均分配：

T_总＝K·T_max

T_rr＝T_rl＝0.5T_总

；

c)当驾驶意图识别结果为紧急加速时，控制策略如下：

c1)计算整车总需求转矩：

T_总＝K·T_max+T_e

Te=λpe+λi∫edt+λddedt]]>

其中，T_e为附加补偿转矩，采用PID控制获得，λ_p、λ_i、λ_d分别为比例、积分、微分控制系数，e为当前输出转矩与参考需求转矩的差值；

c2)采用四轮驱动方式，以整车稳定性为目标，计算各驱动轮所分配转矩的最优值，具体为：

设定控制目标函数为：min J=Σi=14Fxi2(1+Cf2αi2Cr2s2)μi2Fzi2]]>

其中，F_xi和F_zi分别为车轮的纵向力和垂直载荷，μ_i为车轮与路面之间的峰值附着系数，C_f、C_r、α_i和_s分别为轮胎的侧偏刚度、纵向刚度、侧偏角和滑转率，i＝1，2，3，4，分别表示左前轮、右前轮、左后轮和右后轮；

设定约束条件如下：

T_i＞0，i＝fl，fr，rl，rr

T_fl+T_fr+T_fl+T_rr＝T_总

|T_i|≤min(μ_iF_zir_w，|T_max|)

其中，fl，fr，rl，rr分别表示左前轮、右前轮、左后轮和右后轮，r_w为轮胎滚动半径；

根据控制目标函数和约束条件计算各轮驱动电机所分配的转矩；

d)当驾驶意图识别结果为低速巡航时，控制策略为：以整车经济性为目标进行转矩分配，并采用后轮驱动方式，具体为：

设定控制目标函数为：minTif=krlη(Trl,nrl)+krrη(Trr,nrr)]]>

其中，k_i为单个驱动电机转矩值占当前整车总需求转矩的比例，i＝fl，fr，rl，rr，n_i为驱动电机转速，η为驱动电机在当前转矩和转速下的效率；

设定约束条件如下：

T_i＞0

T_rl+T_rr＝K·T_max

根据控制目标函数和约束条件计算后轮驱动电机所分配的转矩；

e)当驾驶意图识别结果为高速巡航时，控制策略为：以整车经济性为目标进行转矩分配，并采用四轮驱动方式，具体为：

设定控制目标函数为：minTif=kflη(Tfl,nfl)+kfrη(Tfr,nfr)+krlη(Trl,nrl)+krrη(Trr,nrr)]]>

设定约束条件如下：

T_i＞0

T_fl+T_fr+T_rl+T_rr＝K·T_max

(Tfr-Tfl)dfrw+(Trr-Trl)drrw=Tyaw]]>

(Tfl/rwμflFzfl)2+(Trl/rwμfrFzfr)2≥(Trl/rwμrlFzrl)2+(Trr/rwμrrFzrr)2]]>

其中，T_yaw为稳定车辆所需要的横摆力矩值，d_r为车辆后轮轮距，d_f为车辆前轮轮距；

根据控制目标函数和约束条件计算各轮驱动电机所分配的转矩；

f)当驾驶意图识别结果为转向行驶时，控制策略为：以整车转向稳定性为目标，通过控制横摆角速度进行转矩分配，并采用前轮驱动方式，具体为：

T_总＝K·T_max

其中，“+”表示右转，“-”表示左转，T_r为左右驱动轮的转矩差，采用PID控制得到：

Tr=λpler+λil∫erdt+λdlderdt]]>

其中，λ_pl、λ_il、λ_dl分别为此时PID的比例、积分、微分控制系数，e_r＝r-r_d，r为实际横摆角速度，通过横摆角速度传感器得到，r_d为理想横摆角速度。