[发明专利]一种四轮轮毂电动汽车牵引力控制方法

说明书

技术领域

本发明属于电动汽车技术领域，更为具体地讲，涉及一种四轮轮毂电动汽车牵引力控制方法。

背景技术

四轮轮毂电动汽车采用四轮电机独立驱动，避免了内燃机汽车既复杂又繁重的离合器、变速器等驱动系统，实现了电机一体化。与传统内燃机汽车相比，四轮轮毂电动汽车在牵引力控制方面具有明星的优势：能快速测量各轮力矩、提高了能量的利用率、驾驶更加智能化等。电动汽车牵引力控制系统的控制策略是使各个驱动电机之间的功率和转矩得到合理的分配，让整车具有最佳的驱动特性。其主要目标是通过调节牵引力控制车轮在行驶过程中的滑移率，以此来获得最佳的驱动效果：将车轮的滑移率控制在实际工况最大附着系数对应的滑移率附近，防止车轮滑移，再根据设定的牵引力分配策略为各个轮胎分配最佳力矩，从而使电动汽车处于最佳行驶状态。

目前，汽车牵引力控制系统的控制方式主要包括逻辑门限制控制、PID控制、最优控制以及滑膜变结构模糊智能控制等，其中PID控制因其结构简单且使用时不需要精确的系统模型被广泛使用。车辆动力学参数对牵引力控制系统有至关重要的作用，主要包括路面附着条件和行驶速度。基于u-s曲线路面识别方法具有高精度、高性价比以及实现容易，属于电动汽车路面识别的研究重点。

传统牵引力控制策略路面附着系数估算根据u-s曲线特征获取最佳滑移率，经典算法包括基于u-s曲线斜率路面识别算法、基于附着系数变化范围路面识别方法、基于平均附着系数的路面识别方法等。本文在路面识别中引入模糊技术，使车辆在不同工况下识别精度更高、识别速度更快。同时设计一种基于PID闭环控制的牵引力控制系统，使电动汽车在不同工况下具有较好的加速度性能，并保障车辆的稳定性。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种四轮轮毂电动汽车牵引力控制方法，采用模糊路面识别算法来获取车轮最佳滑移率，完成牵引力控制，保证电动汽车稳定行驶。

为实现上述发明目的，本发明一种四轮轮毂电动汽车牵引力控制方法，其特征在于，包括以下步骤：

(1)、计算车轮的实时滑移率s_ij和利用附着系数u_ij；

(1.1)、计算实时滑移率s_ij

其中，ω_ij表示各车轮转速，v表示车速，r表示车轮半径，ij∈{fl,fr,rl,rr}，分别表示左前轮、右前轮、左后轮、右后轮；

(1.2)、计算利用附着系数u_ij

其中，F_xij、F_zij分别表示各车轮的纵向力和垂向力；

(2)、利用模糊路面识别算法计算电动汽车的最佳滑移率s_{opt_ij}和峰值附着系数μ_{max_ij}；

其中，u_max1-u_max6和s_opt1-s_opt6分别是6种标准路面对应u-s曲线的峰值附着系数和最佳滑移率，x₁～x₆表示当前路面与6种标准路面的相似度权重系数；

(3)、计算车轮的期望转速ω_{ref_ij}；

(4)、添加基本转矩T_{θ_ij}实现基本车速控制；

(4.1)、利用PID控制器计算整车力矩T；

其中，k_p、k_i和k_d分别是PID控制器的比例参数、积分参数和微分参数，v_ref是车辆期望车速；

(4.2)、分配整车力矩T得到单个车轮的基本转矩T_{θ_ij}；

(5)、添加补偿转矩ΔT_{θ_ij}实现车轮转速控制；

对比各车轮的期望转速ω_{ref_ij}和实际轮速ω_ij，判断车轮是否处于滑移状态：

如果ω_ij＞ω_{ref_ij}时，车轮处于滑移状态，则需在基本转矩T_{θ_ij}的基础上添加额外的补偿转矩ΔT_{θ_ij}；

此时，添加的补偿转矩ΔT_{θ_ij}为：