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一种电子差速控制器及控制方法
| 专利名称： | 一种电子差速控制器及控制方法 |
| 摘要： | 本发明提供一种电子差速器，其包括：参考横摆角速度计算模块、横摆力矩计算模块和扭矩计算分配模块。该电子差速器采用转矩矢量控制（TVC）将驱动力矩合理的分配到左右两侧电机，以获得合适的横摆角速度，提高赛车的操纵稳定性。通过传感器采集到的方向盘转角，车速等数据计算出赛车的理想横摆角速度，并于当前实际横摆角速度比较，决策出应施加的横摆力矩大小。采用该方法为分布式独立驱动为电子差速提供可能，而无须使用机械差速器。相比机械差速器，电子差速器可以更加实现更加精确有效的控制，使得赛车在转弯工况下，实现内外轮差速，可减少轮胎滑转，提高了赛车的操纵稳定性。 |
| 专利类型： | 发明专利 |
| 国家地区组织代码： | 安徽;34 |
| 申请人： | 合肥工业大学 |
| 发明人： | 张代胜;李瑞峰;王海涛;董红顺;俞俊兆;杨靖廷 |
| 专利状态： | 有效 |
| 申请日期： | 2019-07-12T00:00:00+0800 |
| 发布日期： | 2019-10-25T00:00:00+0800 |
| 申请号： | CN201910627559.X |
| 公开号： | CN110370943A |
| 代理机构： | 苏州翔远专利代理事务所(普通合伙) |
| 代理人： | 王华 |
| 分类号： | B60L15/20(2006.01);B;B60;B60L;B60L15 |
| 申请人地址： | 230000 安徽省合肥市屯溪路193号 |
| 主权项： | 1.一种电子差速器，其特征在于，其包括： 参考横摆角速度计算模块，所述参考横摆角速度计算模块用于通过采集到的当前车辆的前轮转角及当前车速计算出参考横摆角速度大小； 横摆力矩计算模块，所述横摆力矩计算模块用于将参考横摆角速度计算模块计算出的参考横摆角速度与传感器采集的实际横摆角速度进行做差比较，并通过PI调节得出参考横摆力矩大小； 扭矩计算分配模块，所述扭矩计算模块用于将横摆力矩计算模块求出的参考横摆力矩换算成为电动汽车左右侧电机所需施加的扭矩并分配给电动汽车的左右侧电机。 2.根据权利要求1所述的电子差速器，其特征在于，其还包括一限滑保护模块，所述限滑保护模块用于根据驱动轮滑移率或路面附着系数计算出驱动轮最大驱动力，当所述扭矩计算分配模块分配给电动汽车左右侧电机所需施加的扭矩不大于驱动轮最大驱动力。 3.根据权利要求2所述的的电子差速器，其特征在于，所述参考横摆角速度计算模块计算参考横摆角速度ωref的公式为： ωr=(u1*V*0.2778)/(L+L*K*（0.2778V）^2)； ωlimit= 9.8*u(2)/( (0.2778V)+0.05); ωref= min(ωr，ωlimit) 其中 V为车速、K为转向不足系数、L为轴距、ωr为理想横摆角速度、ωlimit为横摆角速度极限值、ωref为参考横摆角速度；u1为方向盘转角、u2为路面摩擦系数。 4.根据权利要求3所述的的电子差速器，其特征在于，所述横摆力矩计算模块计算参考横摆力矩大小的公式为： yaw_moment = - 0.5*( Torque_rl - Torque_rr )*Br； M_yaw moment_error=yaw_moment - yaw moment_ref； yaw moment_ref=（（ωref -ωr）*Kp）+（Ki*（ωref -ω）+M_yaw moment_error）dt 其中yaw moment_ref为参考横摆力矩、yaw_moment为横摆力矩、M_yaw moment_error为横摆力矩误差、ωref为参考横摆角速度、ωr为理想横摆角速度、Torque_rl为左侧车轮转矩、Torque_rr为右侧车轮转矩，Br为后轮距；PI调节根据车速选择Kp、Ki参数，以10km/h为一个范围，0-120km/h和超过120km/h对应13组kp和ki的参数。 5.根据权利要求4所述的的电子差速器，其特征在于，所述扭矩计算模块计算电动汽车左右侧电机所需施加的扭矩的公式为： Trl=Trl_load*u； Trr=Trr_load*u； torque vectoring= yaw moment_ref *R/Br*i； Torque_rl= (1-k)*u3+k*u4； 如果drive_torque)*0.5- torque vectoring>0 u3=min[(Trl_max, drive_torque*0.5- torque vectoring]; 如果drive_torque*0.5- torque vectoring<=0 u3=max[(-1*Trl_max, drive_torque*0.5- torque vectoring]; 如果| torque vectoring|<=max(Trl_max-0.5*drive_torque,Trr_max-0.5* drive_torque)； u4=0.5* drive_torque- torque vectoring; 如果| torque vectoring|>max(Trl_max-0.5*drive_torque,Trr_max-0.5* drive_torque)，且如果torque vectoring>0； u4=0.5*drive_torque-max(Trl_max-0.5*drive_torque,Trr_max-0.5*drive_torque); 如果|torque vectoring|>max(Trl_max-0.5*drive_torque, Trr_max-0.5*drive_torque)，且如果torque vectoring<=0 u4=0.5*drive_torque+max(Trl_max-0.5*drive_torque,Trr_max-0.5*drive_torque); Torque_rr= min [ drive_torque - Torque_rl,Trr_max ] 其中：Trl为左轮最大驱动力、Trr为右轮最大驱动力、Trl_load为左侧轮胎载荷、Trr_load为右侧轮胎负载、u为路面摩擦系数、torque vectoring为转矩矢量、yaw moment_ref为参考横摆力矩、R为轮胎半径、Br为后轮距、i为减速器传动比、k为影响系数、Torque_rl为左侧车轮转矩、Torque_rr为右侧车轮转矩、drive_torque为驱动力矩、Trl_max为左侧最大转矩。 6.一种电子差速器控制方法，其特征在于，其包括如下步骤： 1）采集当前电动汽车的前轮转角及当前车速计算出参考横摆角速度大小； 2)根据参考横摆角速度大小与传感器采集的实际横摆角速度进行做差比较，并通过PI调节得出参考横摆力矩大小； 3）将横摆力矩计算模块求出的参考横摆力矩换算成为电动汽车左右侧电机所需施加的扭矩并分配给电动汽车的左右侧电机。 7.根据权利要求6所述的电子差速器控制方法，其特征在于：在步骤3）中，分配给电动汽车左右侧电机所需施加的扭矩不大于驱动轮最大驱动力，驱动轮最大驱动力可根据驱动轮滑移率或路面附着系数计算得出。 8.根据权利要求7所述的电子差速器控制方法，其特征在于，步骤1）中参考横摆力矩大小的计算方法为： 首先根据公式计算理想摆角速度：ωr=(u1*V*0.2778)/(L+L*K*（0.2778V）^2)； 然后根据公式计算路面所能提供的极限横摆角速度限制：ωlimit= 9.8*u(2)/((0.2778V)+0.05); 最后取ωr、与ωlimit的最小值作为ωref，ωref= min(ωr，ωlimit)； 其中 V为车速、K为转向不足系数、L为轴距、ωr为理想横摆角速度、ωlimit为横摆角速度极限值、ωref为参考横摆角速度；u1为方向盘转角、u2为路面摩擦系数。 9.根据权利要求8所述的所述的电子差速器控制方法，其特征在于，步骤2）中，参考横摆力矩大小的计算公式为： yaw_moment = - 0.5*( Torque_rl - Torque_rr )*Br； M_yaw moment_error=yaw_moment - yaw moment_ref； yaw moment_ref=（（ωref -ωr）*Kp）+（Ki*（ωref -ω）+M_yaw moment_error）dt 其中yaw moment_ref为参考横摆力矩、yaw_moment为横摆力矩、M_yaw moment_error为横摆力矩误差、ωref为参考横摆角速度、ωr为理想横摆角速度、Torque_rl为左侧车轮转矩、Torque_rr为右侧车轮转矩，Br为后轮距；PI调节根据车速选择Kp、Ki参数，以10km/h为一个范围，0-120km/h和超过120km/h对应13组kp和ki的参数。 10.根据权利要求9所述的所述的电子差速器控制方法，其特征在于，步骤3）中电动汽车左右侧电机所需施加的扭矩的公式为： Trl=Trl_load*u； Trr=Trr_load*u； torque vectoring= yaw moment_ref *R/Br*i； Torque_rl= (1-k)*u3+k*u4； 如果drive_torque)*0.5- torque vectoring>0 u3=min[(Trl_max, drive_torque*0.5- torque vectoring]; 如果drive_torque*0.5- torque vectoring<=0 u3=max[(-1*Trl_max, drive_torque*0.5- torque vectoring]; 如果| torque vectoring|<=max(Trl_max-0.5*drive_torque,Trr_max-0.5* drive_torque)； u4=0.5* drive_torque- torque vectoring; 如果| torque vectoring|>max(Trl_max-0.5*drive_torque,Trr_max-0.5* drive_torque)，且如果torque vectoring>0； u4=0.5*drive_torque-max(Trl_max-0.5*drive_torque,Trr_max-0.5*drive_torque); 如果|torque vectoring|>max(Trl_max-0.5*drive_torque, Trr_max-0.5*drive_torque)，且如果torque vectoring<=0 u4=0.5*drive_torque+max(Trl_max-0.5*drive_torque,Trr_max-0.5*drive_torque); Torque_rr= min [ drive_torque - Torque_rl,Trr_max ] 其中：Trl为左轮最大驱动力、Trr为右轮最大驱动力、Trl_load为左侧轮胎载荷、Trr_load为右侧轮胎负载、u为路面摩擦系数、torque vectoring为转矩矢量、yaw moment_ref为参考横摆力矩、R为轮胎半径、Br为后轮距、i为减速器传动比、k为影响系数、Torque_rl为左侧车轮转矩、Torque_rr为右侧车轮转矩、drive_torque为驱动力矩、Trl_max为左侧最大转矩。 |
| 所属类别： | 发明专利 |
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