瞬时能耗最小的车轮转矩分配方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及汽车车轮转矩分配方法，特别涉及一种瞬时能耗最小的车轮转矩分配 方法。
【背景技术】
[0002] 各轮独立驱动汽车是指各个驱动轮能够独立输出驱动转矩，即转矩可以在各个驱 动轮之间按照控制规律任意分配。此类汽车能够实现很好的操纵稳定性、动力性及其通过 性，并具备相当的驾驶机动性和驾驶乐趣，是高性能运动型汽车普遍采用的驱动形式。此 外，各轮独立驱动不限于动力源的形式，可以是传统内燃机驱动，亦可是混合动力驱动或纯 电动驱动，例如，采用轮毂电机或轮边电机实现独立驱动的电动轮驱动系统就是现今各轮 独立驱动汽车的典型代表，他代表着未来电动汽车的发展趋势。譬如，本田SH-AWD超级 四轮独立驱动、奥迪运动型差速器等传统动力源下的各轮独立驱动系统，以及如三菱Colt EV、Keio Eliica、Mini QED等电动轮独立驱动样车都是各轮独立驱动技术应用的典型代 表。
[0003] 目前针对各轮转矩独立分配方法方面，主要集中以电子驱动防滑控制、直接横摆 力偶矩控制为目的的各轮转矩分配等方面。由于各轮独立驱动汽车各轮转矩独立可控，转 速和转矩又易于获得，且电机响应快、控制准确，因此在驱动防滑控制与传统车相比有明显 的优势。同时由于其各电机转矩独立可控，可通过对内外侧车轮施加不等的驱动转矩产生 直接横摆力矩，提高车轮的操纵稳定性和转弯机动性。目前针对电动汽车节能控制，普遍是 基于对电机工作点的调节，使之工作在高效区，或者考虑再生制动对经济性的贡献。然而， 车辆在转弯时由于车轮转角和轮胎侧偏角的缘故，其前轮侧向力将产生一个沿着车身纵轴 线的反力，从而导致车辆无故降低车速，增加了能量消耗。研宄发现，针对各轮独立驱动汽 车在转弯时，可通过合理分配轮间转矩使其转弯阻力减小，从而进一步提高整车经济性。
【发明内容】
[0004] 本发明提供了一种用于转弯时汽车的转矩轮间分配方法，其目的是减小转弯时车 辆的能耗，提高过弯速度，并且具有最小的能耗。
[0005] 本发明提供的技术方案为：
[0006] 一种瞬时能耗最小的车轮转矩分配方法，包括以下步骤：
[0007] 步骤一、通过传感器测量得到汽车的行驶速度V、转向盘转角δ sw以及横摆角速度 Ψ ；
[0008] 步骤二、使用如下公式，计算出左右两侧驱动轮之间的差动转矩
[0009] AT = mV2
[0010] 其中，m为车辆质量；V为行驶速度；δ SW为转向盘转角；r w为车轮滚动半径；i 3为 转向系统角传动比；1为汽车轴距；L为质心至后轴的距离；dT为汽车轮距；
[0011] 步骤三、在当前需求驱动转矩Trai、当前行驶速度V、和当前差动转矩Λ T工况下， 采用以下公式计算整车瞬时总电耗Ε_
【主权项】
1. 一种瞬时能耗最小的车轮转矩分配方法，其特征在于，包括以下步骤： 步骤一、通过传感器测量得到汽车的行驶速度V、转向盘转角Ssw以及横摆角速度 步骤二、使用如下公式，计算出左右两侧驱动轮之间的差动转矩
其中，m为车辆质量；V为行驶速度；δ sw为转向盘转角；rw为车轮滚动半径；i s为转向 系统角传动比；1为汽车轴距；L为质心至后轴的距离；dT为汽车轮距； 步骤三、在当前需求驱动转矩Trai、当前行驶速度V、和当前差动转矩△ T工况下，采用 以下公式计算整车瞬时总电耗E_
其中，1^1、1&、1；1、1"分别为左前轮、右前轮、左后轮、右后轮的转矩，〇 1^1、〇111&、〇^ η、"为别为左前轮、右前轮、左后轮、右后轮的转速，n fl、η&、nrU1?分别为左前轮、 右前轮、左后轮、右后轮驱动电机的工作效率，c为既定循环工况的总时间； 求得当整车瞬时总电耗Eram最小时左前轮、右前轮、左后轮、右后轮的转矩T fl、Tft、Tri、 T"，并将该转矩分配给相应的车轮。
2. 根据权利要求1所述的瞬时能耗最小的车轮转矩分配方法，其特征在于，步骤二中， 计算两侧驱动轮之间的差动转矩之前，先利用如下公式计算侧向加速度
并判断侧向加速度是否大于0. 6g，其中，g为重力加速度； 若是，则令两侧驱动轮之间的差动转矩ΔΤ = 0,并进行步骤三； 若否，则继续进行步骤二。
3. 根据权利要求2所述的瞬时能耗最小的车轮转矩分配方法，其特征在于，步骤二中， 计算得到两侧驱动轮之间的差动转矩后，利用如下公式计算理想横摆角速度
其中，Kw为汽车稳定性因数； 并判断横摆角速度P是否大于理想横摆角速度之； 若否，则保持计算得到两侧驱动轮之间的差动转矩ΔT不变； 若是，则表明上一控制周期引入的差动转矩使汽车处于转向过度，故利用如下公式对 差动转矩进行修正
其中AT(h-l)为上一控制周期输出的差动转矩，AT(h)为本次控制周期计算得到的 差动转矩，h为控制周期次序号，P为比例系数。
4. 根据权利要求2或3所述的瞬时能耗最小的车轮转矩分配方法，其特征在于，步骤 二中计算得到差动转矩ΔΤ后，判断ΛΤ是否大于汽车最大输出转矩T max;若是，则令ΛΤ = Tmax;若否则维持Δ T不变。
5. 根据权利要求4所述的瞬时能耗最小的车轮转矩分配方法，其特征在于，步骤三包 括以下分步骤： a) 利用下式计算车轮转速
其中rw为车轮滚动半径； b) 利用如下公式，计算左前轮与左后轮的转矩关系，以及右前轮与右后轮的转矩关系 Tf !+Trl= (Treq+AT)/2 Tfr+Trr= (Treq-AT)/2 c) 在当前需求驱动转矩Trai、当前行驶速度V、和当前差动转矩Λ T工况下，整车瞬时总 电耗Ε_为关于左前轮转矩T fl和右前轮转矩T 的二维函数，计算出所述瞬时总电耗E。"的 最小值Eram min，以及对应的左前轮转矩Tfl、左后轮转矩Tri、右前轮转矩Tft、右后轮转矩T"， 并将对应转矩分配给对应的车轮。
6. 根据权利要求5所述的瞬时能耗最小的车轮转矩分配方法，其特征在于，步骤c)中， 将左前轮转矩范围进行离散，得到若干级的左前轮转矩，将右前轮的转矩范围进行离散，得 到若干级的右前轮转矩，分别计算在不同级左前轮转矩和不同级右前轮转矩情况下瞬时总 电耗Ε_，并找出其最小值E ram min对应的左前轮转矩T fl、左后轮转矩Tri、右前轮转矩Tft、右 后轮转矩T"，并将对应转矩分配给对应的车轮。
7. 根据权利要求6所述的瞬时能耗最小的车轮转矩分配方法，其特征在于，将左前 轮转矩范围_Τε max~T ε max离散化为等差数列Tfl(j)，j = I. . . J，公差为lONm，即Tfl(I) =[_Te-mJ，Tfl ⑵=([Te-max]+10)Nm，…，
，…，Tfl(J) = [Te-眶]，其中
将右前轮转矩范围_Τε max~T ε max离散化为等差数列Tfr(k)，k= 1...K，公差为10Nm， 即 Tfr (I) = [-Te mJ，Tfr (2)= ([Te mJ+10) Nm，…，
，…，Tfr (K) = [Te mJ， 其中
8. 根据权利要求5-7中任一项所述的瞬时能耗最小的车轮转矩分配方法，其特征在 于，将车轮旋转速度范围、需求驱动转矩变化范围、左右驱动轮转矩差变化范围进行离散， 得到若干级数的车轮旋转速度《 m(n), n = I. . . N，若干级数的需求驱动转矩Um)，m = 1...M和若干级数的左右驱动轮转矩差AT(i)，i = 1...1，并将当前工况下的车轮旋转速 度、需求驱动转矩、左右驱动轮转矩差取整到最接近的级数。
9.根据权利要求8所述的瞬时能耗最小的车轮转矩分配方法，其特征在于，将车轮旋 转速度范围〇~《m_max离散化为等差数列ω m(n)，n= I. . .N，公差为100r/minj|3 Om(I)= Or/min，〇m(2) = l〇〇r/min，〇m(3) = 200r/min，...，Qm(N) = [〇m-max]，其中
并且当 wm(n)彡 〇m< ω m(n+l)时，令 Om= ω m(n); 将需求驱动转矩变化范围〇~离散化为等差数列T Μ(1(πι)，πι = I. . . Μ，公差 为 lONm，即 Treq(I) = ONm，Treq(2) = lONm，Treq(3) = 20Nm，…，Tr叫(M) = [Treq mJ，其中
,并且当 Treq(m)彡 TreqC T req (m+1)时，令 Treq= T req(m); 将左右驱动轮转矩差变化范围-ΔΤ_~ΛΤ_离散化为等差数列ΛΤ(υ，i = I. . . I， 公差为 l〇Nm，即 ΛΤ(1) = [-ΛΤ·]，ΛΤ(2)= ([-ATmax]+10)Nm，…，
，…， ΛΤ(Ι) = [ΔΤ·]，其4
，并且当 AT(i)彡 ΔΤ< ΔΤα+l)时，令 ΔΤ= AT(i)。
【专利摘要】本发明公开了一种瞬时能耗最小的车轮转矩分配方法，包括以下步骤：步骤一、通过传感器测量得到汽车的行驶速度、转向盘转角以及横摆角速度；步骤二、计算出左右两侧驱动轮之间的差动转矩；步骤三、在当前需求驱动转矩、行驶速度、差动转矩工况下，计算整车瞬时总电耗，求得当整车瞬时总电耗最小时左前轮、右前轮、左后轮、右后轮的转矩，并将该转矩分配给相应的车轮。在汽车转弯时，应用本发明所述的转矩分配方法实现了减少汽车转弯阻力，并且汽车消耗的功率最小，达到最佳的节能效果。
【IPC分类】B60W30-18
【公开号】CN104760594
【申请号】CN201510090540
【发明人】王军年, 巴特, 孙文, 王庆年
【申请人】吉林大学
【公开日】2015年7月8日
【申请日】2015年2月28日