一种双模耦合驱动电动汽车对开路面稳定性控制方法

本发明属于电动汽车集中式和分布式耦合稳定性控制领域，具体涉及一种双模耦合驱动电动汽车对开路面稳定性控制方法。

背景技术：

1、电动汽车按照其驱动轮的动力来源划分，可以分为集中式驱动和分布式驱动两种模式。

2、目前大部分电动汽车都采用了集中式驱动模式，此类电动汽车动力源通过传动总成集中输出动力给所有驱动轮，此类电动汽车行驶在对开坡道上时，低附着系数路面一侧驱动轮的地面附着力会大幅减小，使此侧驱动轮产生明显滑转。同时由于差速器具备两侧驱动半轴等扭矩分配特性，故会同步减小附着较好一侧车轮的驱动力，从而引起高附着侧驱动电机未能发挥理想的驱动效果，这将导致车辆通过性能明显降低，甚至无法爬坡；相对而言，分布式驱动电动汽车的各驱动轮输出转矩可以独立控制，在对开坡道上能够充分利用两侧路面的附着力，从而维持车辆正常行驶，通过性能要明显优于集中式驱动车辆。但分布式驱动系统车辆的驱动能力完全取决于电机的工作特性，其动力性和经济性都受到了限制。此外，分布式驱动电动汽车两侧驱动力矩有差异会产生附加横摆力矩，车辆会发生侧向失稳，尤其当车辆驶入对开路面，常常由于两侧车轮所需驱动力分配不足而产生打滑或偏转，严重影响行驶安全。

3、因此，迫切需要研究一种能够充分利用在低附着路面上驱动电机的驱动力，同时满足对开路面上汽车稳定性的控制方法。

技术实现思路

1、本发明的目的是提供一种双模耦合驱动电动汽车对开路面稳定性控制方法。

2、本发明的技术方案如下：

3、一种双模耦合驱动电动汽车对开路面稳定性控制方法，包括以下步骤：

4、s1获取车辆信息，所述车辆信息包括方向盘转角、车速、车轮半径和车轮转速；

5、s2双模耦合驱动系统识别车辆当前运行状态并进行变模控制；

6、s3根据车辆当前运行状态信息输出驱动电机转矩信号及转向电机转向力矩信号；

7、s4驱动电机接收到驱动电机转矩信号并将驱动力输出给两侧车轮，为车辆提供动力，同时转向电机接收转向电机控制器的转向力矩信号，为车辆提供转向，实现基于双模耦合驱动系统的驱动防滑和主动转向协同控制。

8、进一步地，通过车轮转速传感器获取车轮转速；通过差分定位系统获取当前车速信息；通过方向盘转角传感器获得方向盘转角；由车轮半径、车轮转速及当前车速计算出车轮滑转率，判断当前车辆运行状态是否需要变模控制、驱动防滑及主动转向协同控制介入。

9、进一步地，所述s1具体为：

10、对采集到的车辆信息进行监控及滤波处理，然后将车辆信息反馈给变模电机控制器、驱动电机控制器及转向电机控制器；当检测到出现单侧车轮打滑或跑偏现象时，变模电机控制器、自寻优驱动防滑控制器及基于t-s模糊化模型预测控制的主动转向控制器介入整车控制，否则不介入。

11、进一步地，所述s2具体为：

12、当驱动控制器检测到出现单侧车轮打滑或跑偏现象需要驱动防滑控制介入时，驱动控制器的主控制模块根据驾驶意图和工况需求生成变模电机的换挡控制指令和驱动电机的转矩和转速输出控制指令，并将变模电机的换挡控制指令发送给变模电机控制器，将驱动电机的转矩和转速输出控制指令发送给驱动与转向协同控制模块，执行模式切换控制策略并进行变模控制。

13、进一步地，所述模式切换控制策略具体为：

14、通过角位移传感器获取齿轮齿条位置信息，判断当前驱动系统挡位，若当前为集中式驱动，则进行集中式驱动到耦合式驱动变模控制，使高附侧电机分布式驱动，低附侧电机集中式驱动；若当前高附侧电机为分布式驱动，低附侧电机为集中式驱动时，则保持并进入驱动防滑与主动转向协同控制。

15、进一步地，所述s3具体为：

16、s31、车辆信息采集后会发送到驱动防滑控制器，根据不同路面下可利用最大纵向力与最优滑转率不同，但其曲线形状趋势却基本相同，且区域内只存在一个极大值点的特点，利用变β滑模自寻优控制实时计算路面最优滑移率，输出驱动电机转矩信号；

17、s32、获得驱动防滑控制产生的附加横摆力矩，进而得到由附加横摆力矩产生的转向力矩，求得车辆附加横摆力矩并转换为转向电机的转向力矩信号在方向修正前进行前馈控制。

18、s33、借助驱动防滑控制时已知的附加横摆力矩，进行前馈控制和基于t-s模糊mpc的主动转向反馈修正，提高主动转向控制的响应速度和控制精度。

19、进一步地，所述s31具体为：

20、通过设计控制系统参数来实时修改极值搜索变量的值寻找系统极值点，从而实时计算滑模面信号，同时当系统脱离滑动收敛区域后介入变β控制，动态调整区域范围，保证滑模控制后稳态振荡的幅值越来越小，利用轮胎纵向力与滑转率关系曲线特点确定当前路面的最佳滑移率，得到的驱动电机转矩。

21、进一步地，所述s4具体为：

22、驱动电机根据驱动电机控制器输出的电流信号向车轮输出驱动力矩，实现高附着驱动轮获得大转矩，低附着驱动轮获得小转矩，使车轮充分利用路面最大附着力实现牵引力控制；两侧转向电机接收到来自基于t-s模糊化模型预测控制的主动转向控制器的输出信号对方向盘输出转矩，实现驱动防滑和主动转向协同控制。

23、本发明的技术效果：

24、本发明通过耦合式驱动模式，将低附路面上车轮不可利用的驱动力转移至高附路面上的车轮，提升车辆动力性；设计了自寻优驱动防滑控制器，不需要路面信息寻找到最佳滑转率，实现高鲁棒性控制；借助驱动防滑控制后已知的附加横摆力矩，在方向修正时采取前馈控制，在再通过反馈校正保证控制时间和精度；提出t-s模糊mpc控制，克服车速干扰，保证控制精度，消除稳态误差。

25、本发明充分利用耦合式驱动系统的优点，在极大提升电动汽车在对开路面上动力性的同时，还可很好的保证其通过性和侧向稳定性。

技术特征：

1.一种双模耦合驱动电动汽车对开路面稳定性控制方法，其特征在于，包括以下步骤：

2.根据权利要求1所述的一种双模耦合驱动电动汽车对开路面稳定性控制方法，其特征在于，

3.根据权利要求1所述的一种双模耦合驱动电动汽车对开路面稳定性控制方法，其特征在于，所述s1具体为：

4.根据权利要求1所述的一种双模耦合驱动电动汽车对开路面稳定性控制方法，其特征在于，所述s2具体为：

5.根据权利要求4所述的一种双模耦合驱动电动汽车对开路面稳定性控制方法，其特征在于，所述模式切换控制策略具体为：

6.根据权利要求1所述的一种双模耦合驱动电动汽车对开路面稳定性控制方法，其特征在于，所述s3具体为：

7.根据权利要求6所述的一种双模耦合驱动电动汽车对开路面稳定性控制方法，其特征在于，所述s31具体为：

8.根据权利要求1所述的一种双模耦合驱动电动汽车对开路面稳定性控制方法，其特征在于，所述s4具体为：

技术总结
本发明提供一种双模耦合驱动电动汽车对开路面稳定性控制方法，包括以下步骤：S1获取车辆信息，所述车辆信息包括方向盘转角、车速、车轮半径和车轮转速等；S2双模耦合驱动系统识别车辆当前运行状态并进行变模控制；S3根据车辆当前运行状态信息输出驱动电机转矩信号及转向电机转向力矩信号；S4驱动电机接收到驱动电机转矩信号并将驱动力输出给两侧车轮，为车辆提供动力，同时转向电机接收转向电机控制器的转向力矩信号，为车辆提供转向，实现基于双模耦合驱动系统的驱动防滑和主动转向协同控制。本发明充分利用耦合式驱动系统的优点，在极大提升电动汽车在对开路面上动力性的同时，还可很好的保证其通过性和侧向稳定性。

技术研发人员：张利鹏,施凯鑫,刘欣,王建涛,刘帅帅,陈明晗
受保护的技术使用者：燕山大学
技术研发日：
技术公布日：2024/2/21