[发明专利]一种基于牵引电机电气参数的轮胎与地面附着状态检测系统和方法

说明书

本发明提出一种基于牵引电机电气参数的轮胎与地面附着状态检测系统和方法。利用电机的输入电压U和输入电流I计算出电机的输入功率，并计算出轮轴输出功率，并求出输出功率的导数及导数的变化值，进一步基于该变化值来检测轮胎‑地面附着状态。本发明只需要测量电机的输入电压U和输入电流I即可判断轮胎‑地面附着状态，检测方法简单方便，且所需传感器少，实施成本低。

技术领域

本发明涉及车辆主动安全控制技术领域，尤其是一种基于牵引电机电气参数的轮胎与地面附着状态检测系统和方法。

背景技术

随着对汽车安全控制性能要求的提高，车辆防滑控制系统的研究受到了众多学者以及专家的关注。车辆防滑控制系统的核心在于调整路面对轮胎的切向作用力，而该作用力受到路面附着条件的制约，同时路面附着条件又受到滑移率的影响，只有滑移率处于稳定区才能最大限度利用路面的附着条件以避免打滑的发生。因此保证车辆轮胎在不同地面条件下处于稳定工作状态对车辆具有非常重要的意义。

传统的车辆轮胎与路面附着状态检测主要是基于当前滑移率的识别和最优滑移率的判断，国内外学者对这一块的研究大致分为两方面：一方面是通过各类速度传感器、力矩传感器等获取车辆底盘速度、车轮速度以及驱动转矩等，通过滑移率和附着系数的变化来检测轮胎与路面间附着状态。但这类研究需要较多高成本的传感器，且环境对其影响敏感，测量精度有限，限制了其在实际情况中的应用。另一方面是通过车辆运动方程测量其他物理量来间接估计车速，估计当前滑移率、判断当前轮胎和路面条件下的最优滑移率，进而判断车辆轮胎与地面附着状态，这种方法虽然避免了车速这个参数，但是难以满足观测鲁棒性的要求，实际应用效果不佳。

发明内容

针对现有技术存在的缺陷，本发明提出一种基于牵引电机电气参数的轮胎与地面附着状态检测系统和方法。解决目前检测存在操作成本高昂、最优滑移率不能实时判断等问题。

为达到上述目的，本发明采用下述技术方案：

一种基于牵引电机电气参数的轮胎与地面附着状态检测系统，包括测量模块、信息处理模块和信息分析模块；所述测量模块、信息处理模块和信息分析模块依次连接；其中：

所述测量模块，用于测量电机的输入电压U和输入电流I；

所述信息处理模块，用于根据输入电压U和输入电流I、电机相数m、功率因数等电气参数计算电机的输入功率P₁和电机的输出功率P_out，并计算出电机的输出功率导数的变化值

所述信息分析模块，用于根据车轮打滑机理-特征量变化关系和输出功率导数的变化值来检测轮胎与地面附着状态。

所述测量模块包括电压测量单元和电流测量单元；分别测量电机的输入电压U和输入电流I，并将采集到的数据传递给信息处理模块。

所述信息处理模块包括电压-电流-空载损耗关系表单元，计算单元、数据存储单元和输出单元；所述电压-电流-空载损耗关系表单元存储有预先试验获得的不同输入电压、输入电流下电机对应的空载损耗P₀，即铁损耗P_Fe与机械摩擦损耗P_mech之和；所述计算单元用于计算电机的输入功率P₁和电机的输出功率P_out，并进一步计算得到表征轮胎与地面附着状态的特征参数所述数据存储单元用于存储计算单元所得的结果；所述输出单元用于将上述处理结果输出给信息分析模块。

所述信息分析模块包括轮胎打滑机理-特征量变化关系分析单元和检测单元，所述轮胎打滑机理-特征量变化关系分析单元用于根据路面附着系数与滑移率的关系dμ/dλ来推导出作为表征轮胎与地面附着状态的特征量；所述检测单元基于系统当前计算的输出功率导数的变化值检测轮胎与地面附着状态。

所述根据输出功率导数的变化值检测轮胎与地面附着状态，包括：