一种四轮驱动的电动汽车转矩在线标定分配控制方法与流程

技术特征：

1.一种四轮驱动的电动汽车转矩在线标定分配控制方法，是基于具有三个驱动电机的分布式驱动电动汽车动力系统上实现的，所述的动力系统包括动力电池(1)、三个驱动电机、控制器单元(5)和信号检测及调理单元(6)；

三个驱动电机包括一个后轴驱动电机(2)和两个前轮驱动电机，两个前轮驱动电机为左前轮驱动电机(3)及右前轮驱动电机(4)；其中后轴驱动电机(2)与电动汽车后轴连接，左前轮驱动电机(3)与右前轮驱动电机(4)型号相同，左前轮驱动电机(3)安装在电动汽车左前轮的轮毂或轮边上，右前轮驱动电机(4)安装在电动汽车右前轮轮毂或轮边上；三个驱动电机为电动汽车提供转矩；

动力电池(1)与三个驱动电机采用电气连接，同时为三个驱动电机提供电能；

控制器单元(5)与三个驱动电机采用信号连接，同时为三个驱动电机提供转矩分配控制信号，控制三个驱动电机实时输出转矩；

信号检测及调理单元(6)与动力电池(1)、三个驱动电机及控制器单元(5)采用信号连接，其中，信号检测及调理单元(6)输入端分别与动力电池(1)及三个驱动电机信号输出端连接，信号检测及调理单元(6)输出端与控制器单元(5)信号输入端连接；信号检测及调理单元(6)用于检测包括测动力电池(1)和三个驱动电机的实时信号，并计算电动汽车运行过程中三个驱动电机总转矩，同时为控制器单元(5)提供总转矩及转速信号；

其特征在于，所述的一种四轮驱动的电动汽车转矩在线标定分配控制方法，包括以下步骤：

步骤一、信号检测及调理单元(6)实时检测电动汽车的速度信号、三个驱动电机的转速信号、电动汽车加速踏板开度信号，计算电动汽车运行过程中三个驱动电机总转矩Tt；

步骤二、信号检测及调理单元(6)实时检测动力电池(1)的SOC信号，发送至控制器单元(5)，当动力电池的SOC小于电动车允许运行下限时，控制器单元(5)发送停车指令，电动汽车停止运行，否则执行步骤三；

步骤三、左前轮和右前轮分配的转矩称为前轮转矩，且左前轮和右前轮各自分配的转矩相等；控制器单元(5)内，以电动汽车的速度作为横坐标i，以三个驱动电机总转矩Tt作为纵坐标j，设定前轮与后轴输出总转矩最优分配系数矩阵W，W内元素为转矩优化分配系数k_i,j，转矩优化分配系数k_i,j为前轮转矩与输出总转矩的比；

在前轮与后轴输出总转矩最优分配系数矩阵W内，4个相邻转矩优化分配系数k_i，j、k_i，j+1、k_i+1，j、k_i+1，j+1构成矩阵网格Q_i，j；

在前轮与后轴输出总转矩最优分配系数矩阵W中查找三个驱动电机总转矩Tt和电动汽车的实时速度所对应的矩阵网格Q_i，j；判断矩阵网格Q_i，j的4个节点k_i，j、k_i，j+1、k_i+1，j、k_i+1，j+1的数值是否为空，若k_i，j、k_i，j+1、k_i+1，j、k_i+1，j+1中任一节点数值为空，则执行步骤五，否则，执行步骤四；

步骤四、计算矩阵网格Q_i，j的4个节点k_i，j、k_i，j+1、k_i+1，j、k_i+1，j+1的数值的平均值k，以k作为电动汽车三个驱动电机总转矩Tt和电动汽车的实时速度所对应的转矩优化分配系数；将三个驱动电机总转矩Tt按数值k分配给两个前轮驱动电机，两个前轮驱动电机平均分配所获得的转矩；将三个驱动电机总转矩Tt按数值(1-k)分配给后轴驱动电机(2)；从而控制三个驱动电机输出转矩，实现插电式四驱混合动力汽车转矩分配控制；然后返回执行步骤一；

步骤五、采用搜索法搜索电动汽车三个驱动电机的总转矩Tt和电动汽车的实时速度所对应的转矩优分配系数k；将三个驱动电机总转矩Tt按数值k分配给两个前轮驱动电机，两个前轮驱动电机平均分配所获得的转矩；将三个驱动电机总转矩Tt按数值(1-k)分配给后轴驱动电机(2)；控制驱动电机输出目标转矩，并将数值k赋值给矩阵W内的Tt和电动汽车的实时速度所对应的矩阵网格Q_i，j的4个节点k_i，j、k_i，j+1、k_i+1，j、k_i+1，j+1，返回执行步骤一。

2.根据权利要求1所述的一种四轮驱动的电动汽车转矩在线标定分配控制方法，其特征在于，步骤五所述的采用搜索法搜索电动汽车三个驱动电机的总转矩Tt和电动汽车的实时速度所对应的转矩优分配系数k并将目标总转矩Tt分配给第两个前轮驱动电机和后轴驱动电机的过程包括以下步骤：

步骤5.1、根据电动汽车的实时速度信号和加速踏板开度模拟量信号计算i′时刻分布式驱动电动汽车三个驱动电机的实时总转矩Tt(i′)；

步骤5.2、设定转矩优化分配系数k，k为前轮转矩与三个驱动电机的实时总转矩Tt(i′)的比，k的搜索区间[a，b]，搜索区间[a，b]的初始化搜索区间为[0，1]；设定搜索比例x，x<1；搜索收敛精度为ε；

步骤5.3、按转矩分配系数k＝k1＝a+x·(b-a)计算左前轮驱动电机和右前轮驱动电机实时输出的总转矩；并将所述左前轮驱动电机和右前轮驱动电机实时输出的总转矩平均分配给左前轮驱动电机和右前轮驱动电机，获得转矩分配系数k＝k1时左前轮驱动电机和右前轮驱动电机实时输出的目标转矩；

按转矩分配系数(1-k1)计算后轴驱动电机实时输出转矩，获得转矩分配系数k＝k1时后轴驱动电机实时输出的目标转矩；

按转矩分配系数k＝k2＝a+(1-x)·(b-a)，计算左前轮驱动电机和右前轮驱动电机实时输出的总转矩，并将所述左前轮驱动电机和右前轮驱动电机实时输出的总转矩平均分配给左前轮驱动电机和右前轮驱动电机，获得转矩分配系数k＝k2时左前轮驱动电机和右前轮驱动电机实时输出的目标转矩；

按转矩分配系数(1-k2)计算后轴驱动电机实时输出转矩，获得转矩分配系数k＝k2时后轴驱动电机实时输出的目标转矩；

步骤5.4、利用步骤5.3获得的k＝k1时三个驱动电机实时输出的总转矩和k＝k2时三个驱动电机实时输出的总转矩，计算三个驱动电机实时输出的目标转矩，结合三个驱动电机输入端总线电压、总线电流及输出转速，计算转矩分配系数k＝k1和转矩分配系数k＝k2时三个驱动电机的实时输入功率、实时输出功率；

步骤5.5、根据步骤5.4获得的三个驱动电机的实时输入功率、实时输出功率，并根据三个驱动电机的输入功率和输出功率计算转矩分配系数k＝k1时的实时总效率值η1＝η(k1)和转矩分配系数k＝k2时的实时总效率值η2＝η(k2)；

步骤5.6、对步骤5.5计算获得的转矩分配系数k＝k1时的实时总效率值η1＝η(k1)和转矩分配系数k＝k2时的实时总效率值η2＝η(k2)进行比较；

当η1<η2时，令a＝k1，k1＝k2，η1＝η2，k2＝a+(1-x)·(b-a)；计算实时总效率值η2＝η(k2)，执行步骤5.7；

当η1≥η2时，令b＝k2，k2＝k1，η2＝η1，k1＝a+x·(b-a)，计算实时总效率值η1＝η(k1)，执行步骤5.7；

步骤5.7、对转矩分配系数k搜索区间[a，b]进行收敛判定，若|a-b|<ε，则结束搜索，获得电动汽车三个驱动电机转矩的最优分配系数k，左前轮驱动电机输出转矩为T2和右前轮驱动电机输出转矩T3为T2＝T3＝k·Tt(i′)/2，后轴驱动电机输出转矩为T1＝(1-k)·Tt(i′)；否则，返回执行步骤5.6。

3.根据权利要求2所述的一种四轮驱动的电动汽车转矩在线标定分配控制方法，其特征在于，步骤5.5根据三个驱动电机的输入功率和输出功率计算转矩分配系数k＝k1时的实时总效率值η1＝η(k1)和转矩分配系数k＝k2时的实时总效率值η2＝η(k2)的过程包括以下步骤：

通过公式(1)计算获得后轴驱动电机的实时输入输出功率，

$\left\{\begin{array}{c}{P}_{in,1}\left(i^{\&prime;}\right)=U_1\left(i^{\&prime;}\right)\&CenterDot;I_1\left(i^{\&prime;}\right)/1000\\ P_{out,1}\left(i^{\&prime;}\right)=Tt\left(i^{\&prime;}\right)\&CenterDot;\left(1-k\right)\&CenterDot;n_1\left(i^{\&prime;}\right)/9550\end{array}\right.---\left(1\right)$

其中，P_in,1(i′)为i′时刻后轴驱动电机实时输入功率，P_out,1(i′)为i′时刻后轴驱动电机实时输出功率；U₁(i′)为i′时刻后轴驱动电机输入端母线电压，I₁(i′)为i′时刻后轴驱动电机输入端母线电流；n₁(i′)为后轴驱动电机的转速；

通过公式(2)计算获得左前轮驱动电机的实时输入输出功率，

$\left\{\begin{array}{c}{P}_{in,2}\left(i^{\&prime;}\right)=U_2\left(i^{\&prime;}\right)\&CenterDot;I_2\left(i^{\&prime;}\right)/1000\\ P_{out,2}\left(i^{\&prime;}\right)=Tt\left(i^{\&prime;}\right)\&CenterDot;\frac{k}{2}\&CenterDot;n_2\left(i^{\&prime;}\right)/9550\end{array}\right.---\left(2\right)$

其中，P_in,2(i′)为i′时刻左前轮驱动电机实时输入功率，P_out,2(i′)为i′时刻左前轮驱动电机实时输出功率；U₂(i′)为i′时刻左前轮驱动电机输入端母线电压，I₂(i′)为i′时刻左前轮驱动电机输入端母线电流；n₂(i′)为左前轮驱动电机的转速；

通过公式(3)计算获得右前轮驱动电机的实时输入输出功率，

$\left\{\begin{array}{c}{P}_{in,3}\left(i^{\&prime;}\right)=U_3\left(i^{\&prime;}\right)\&CenterDot;I_3\left(i^{\&prime;}\right)/1000\\ P_{out,3}\left(i^{\&prime;}\right)=Tt\left(i^{\&prime;}\right)\&CenterDot;\frac{k}{2}\&CenterDot;n_3\left(i^{\&prime;}\right)/9550\end{array}\right.---\left(3\right)$

其中，P_in,3(i′)为i′时刻右前轮驱动电机实时输入功率，P_out,3(i′)为i′时刻右前轮驱动电机实时输出功率；U₃(i′)为i′时刻右前轮驱动电机输入端母线电压，I₃(i′)为i′时刻右前轮驱动电机输入端母线电流；n₃(i′)为右前轮驱动电机的转速；

通过公式(4)计算三个驱动电机实时总效率，

$\mathrm{\&eta;}\left(i^{\&prime;}\right)=\frac{\underset{j^{\&prime;}=1}{\overset{3}{\&Sigma;}}{P}_{out,j^{\&prime;}}\left(i^{\&prime;}\right)}{\underset{j^{\&prime;}=1}{\overset{3}{\&Sigma;}}{P}_{in,j^{\&prime;}}\left(i^{\&prime;}\right)}\&times;100---\left(4\right)$

当k＝k1时，按照公式(4)计算η(k1)，获得i′时刻转矩分配系数k＝k1时的实时总效率值η1＝η(k1)；

当k＝k2时，按照公式(4)计算η(k2)，获得i′时刻转矩分配系数k＝k1时的实时总效率值η2＝η(k2)。

4.根据权利要求3所述的一种四轮驱动的电动汽车转矩在线标定分配控制方法，其特征在于，步骤五所述的搜索比例x＝0.382。

5.根据权利要求4所述的一种四轮驱动的电动汽车转矩在线标定分配控制方法，其特征在于，采用搜索算法分配转矩后电动汽车运行存在前轮双电机驱动，后轴单电机驱动及三电机四驱三种模式。