[发明专利]基于双层控制的分布式驱动电动汽车转矩矢量控制方法

说明书

本发明公开了基于双层控制的分布式驱动电动汽车转矩矢量控制方法，建立车辆动力学模型，并利用Dugoff轮胎模型计算轮胎滑转率；基于车辆动力学模型和Dugoff轮胎模型建立转矩分配控制器，所述转矩分配控制器包括上层控制器和下层控制器；所述上层控制器依据车身横摆角速度计算车辆当前各驱动轮的传动转矩；所述下层控制器依据各驱动轮的理想轮胎滑转率为控制目标，计算出各驱动轮保持理想滑转率所需的补偿转矩，进而对传动转矩进行补偿分配，从而向驱动轮输出实际转矩，完成转矩矢量控制。本发明能够有效的对汽车转矩进行矢量分配，改善车辆行驶稳定性和平顺性，显著地减小了驾驶员操纵负担，提高了行车安全性。

技术领域

本发明涉及电动汽车控制领域，特别涉及一种基于双层控制的分布式驱动电动汽车转矩矢量控制方法

背景技术

传统内燃机汽车行驶动力学控制系统的研发已取得富有成效的成果，主要采用对车轮施加制动力矩，牺牲动力性的措施来控制车辆的运动状态，如ABS、ESP、和DYC等动力学控制系统，也有充分利用路面附着条件，在差速器输出端施加制动力矩来矢量分配驱动转矩(TVC)的复杂机械装置，一定程度上可以弥补由于阈值判断带来的控制死区。传统车辆一般采用差动制动或者差速器转矩矢量分配来控制转向特性，但是差动制动相对较为粗暴且工作频率较低，大大降低车辆舒适性，而差速器矢量控制结构较为复杂，由于液压制动系统工作较为粗暴且频繁启动恶化舒适性。电动汽车驱动方式一般可分为集中式和分布式。分布式驱动是将电机直接布置到各个车轮，具有结构空间紧凑，传动效率高，响应速度快和转矩独立可控性强等特点。目前有对分布式驱动电动汽车进行转矩控制的策略研究，但现有研究策略中的转矩控制算法运行复杂而且效率较低，不能有效快速地对车辆转向时进行转矩矢量分配控制，造成车辆转向不稳定，加大了驾驶员对车辆的的操纵负担。

发明内容

本发明的目的在于，提供一种基于双层控制的分布式驱动电动汽车转矩矢量控制方法。本发明能够有效的对汽车转矩进行矢量分配，改善车辆行驶稳定性和平顺性，显著地减小了驾驶员操纵负担，提高了行车安全性。

本发明的技术方案：基于双层控制的分布式驱动电动汽车转矩矢量控制方法，按下述步骤进行：

a、建立车辆动力学模型，用于表示车辆行驶状态的稳定性，并利用Dugoff轮胎模型计算轮胎滑转率；

b、基于车辆动力学模型和Dugoff轮胎模型建立转矩分配控制器，所述转矩分配控制器包括上层控制器和下层控制器；所述上层控制器依据车身横摆角速度计算车辆当前各驱动轮的传动转矩；所述下层控制器以各驱动轮的理想轮胎滑转率为控制目标，计算出各驱动轮保持理想滑转率所需的补偿转矩，进而对传动转矩进行补偿分配，从而向驱动轮输出实际转矩，完成转矩矢量控制。

上述的基于双层控制的分布式驱动电动汽车转矩矢量控制方法，所述步骤a中建立的车辆动力学模型包括二自由度整车动力学模型；所述二自由度整车动力学模型的数学模型为：

其中：H_β＝C_F+C_R；H_δ＝-C_F；

G_β＝a C_F-b C_R；G_δ＝-C_F；

式中：ω_r为期望横摆角速度，δ为前轮转角，C_F为前轮侧偏刚度、C_R为后轮侧偏刚度，a和b分别为质心到前后轴距离；

前述的基于双层控制的分布式驱动电动汽车转矩矢量控制方法，所述步骤a中建立的车辆动力学模型还包括七自由度整车动力学模型；所述七自由度整车动力学模型包括沿X轴的纵向运动、沿Y轴的侧向运动和绕Z轴的横摆运动以及四个车轮旋转的七个自由度，其动力学方程为：

纵向运动：