[发明专利]双侧独立电驱动履带车电机转矩计算方法

权利要求书

1.双侧独立电驱动履带车电机转矩计算方法，其特征在于：所述计算方法上层接口为车速、曲率、档位、模式，所述计算方法下层接口为驱动电机目标转矩，所述上层接口接受来自遥控系统/自主驾驶系统控制指令，包括车速、曲率、档位、模式四个信号，所述车速信号为整车目标纵向车速；所述曲率信号为整车目标曲率；所述档位信号包括空挡、前进挡、后退档和中心转向档；所述模式包括普通模式和越野模式，所述普通模式用于正常行车使用，所述越野模式用于特种工况使用；

所述下层接口为整车控制器根据当前控制指令和整车实际状态计算最优的转矩，并下发给驱动电机控制器的目标转矩，包括：期望转速计算、前馈转矩计算、反馈转矩计算以及动态转矩约束；

所述计算方法的步骤如下：

步骤一：进行期望转速计算，根据两侧电机的转速，计算得到车速和曲率，如下：

式中：v——车速，单位：km/h；

n₁、n₂——两侧驱动电机转速，单位：r/min；

r_z——驱动轮有效半径，单位：m；

i_c——电机到驱动轮减速比；

ρ——曲率，单位：1/m；

B——履带中心距，单位：m；

根据上述公式，计算得到两侧电机期望转速与期望车速、期望曲率的关系，如下：

式中，n_req1、n_req2——两侧电机期望转速，单位：r/min；

v_req——期望车速，单位：km/h；

ρ_req——期望曲率，单位：1/m；

步骤二：进行前馈转矩计算，根据两侧电机的期望转速，得到稳态条件下两电机的期望转矩，作为转矩控制算法中的前馈转矩；根据期望曲率的不同，前馈转矩的计算公式有所不同，如下：

如果ρ_req＜2/B，则有：

如果ρ_req≥2/B，则有：

式中，T_req1、T_req2——两侧电机的前馈转矩，单位：N·m；

f——路面滚动阻力系数；

μ——路面转向阻力系数；

L——履带接地长，单位：m；

步骤三：进行反馈转矩计算，根据电机的期望转速与实际转速的差值，利用PID控制算法分别得到两侧电机的反馈转矩，如下：

式中，T_det1、T_det2——两侧电机的反馈转矩，单位：N·m；

n_act1、n_act2——两侧电机的实际转速，单位：r/min；

K_P1、K_P2——PID控制的比例系数；

K_I1、K_I2——PID控制的积分系数；

K_D1、K_D2——PID控制的微分系数；

步骤四：进行转矩动态约束，包括：电机本身的转矩约束、电池组的功率约束以及转矩变化率约束；

电机本身的转矩约束与其实际转速有关，如下：

|T_req1|≤T_max1＝f(n_act1)

|T_req2|≤T_max2＝f(n_act2)

式中，T_max1、T_max2——两侧电机的最大转矩，取决于电机的外特性曲线；

电池组的功率约束限制两个电机的总充放电功率，如下：

式中，P_bmin、P_bmax——电池组的最大充电功率和最大放电功率，单位：kW；

η_b1、η_b2——电池组的充电效率和放电效率；

转矩变化率约束用于限制转矩变化的快慢，避免出现转矩冲击和振动，如下：

式中，T_n1、T_m1、T_n2、T_m2——电机转矩变化率的约束值，根据经验和实验调试得到。

2.根据权利要求1所述的双侧独立电驱动履带车电机转矩计算方法，其特征在于：所述双侧独立电驱动履带车电机转矩计算方法基于双侧独立电驱动履带车动力传动系统实现，所述双侧独立电驱动履带车动力传动系统包括：智能动力单元(1)、高压电池(2)、驱动电机控制器、驱动电机、减速器、整车控制器(9)，所述驱动电机控制器包括左侧驱动电机控制器(3)和右侧驱动电机控制器(6)，所述驱动电机包括左侧驱动电机(4)和右侧驱动电机(7)，所述减速器包括左侧减速器(5)和右侧减速器(8)；

所述智能动力单元(1)用于为高压电池(2)和驱动电机提供电能；

所述高压电池(2)用于为驱动电机控制器提供电能，并在驱动电机处于制动工况时进行制动能量回收；

所述左侧驱动电机控制器(3)用于接收整车控制器(9)命令，控制左侧驱动电机(4)工作，并将来自智能动力单元(1)/高压电池(2)的直流电转换为三相交流电；

所述右侧驱动电机控制器(6)用于接收整车控制器(9)的命令，控制右侧驱动电机(7)工作，并将来自智能动力单元(1)/高压电池(2)的直流电转换为三相交流电；

所述左侧驱动电机(4)和右侧驱动电机(7)执行来自左侧驱动电机控制器(3)和右侧驱动电机控制器(6)的命令，将电能转换为机械能，输出机械功率；

所述左侧减速器(5)和右侧减速器(8)将来自左侧驱动电机(4)和右侧驱动电机(7)的机械能降速增扭后传递到左右主动轮。