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分散式轮毂电机驱动电动汽车路面附着系数的估算方法,其特征在于,该方法含有步骤:1)忽略轮胎滚动阻力,根据式(1)对轮胎驱动力进行实时观测;所述式(1)为:<maths num="0001" id="cmaths0001"><math><![CDATA[<mrow><msub><mi>F</mi><mi>i</mi></msub><mo>=</mo><mrow><mo>(</mo><msub><mi>T</mi><mi>z</mi></msub><mo>-</mo><msub><mi>J</mi><mi>ω</mi></msub><mo>*</mo><mover><mi>ω</mi><mo>·</mo></mover><mo>)</mo></mrow><mo>/</mo><mi>R</mi><mo>,</mo><mo>-</mo><mo>-</mo><mo>-</mo><mrow><mo>(</mo><mn>1</mn><mo>)</mo></mrow></mrow>]]></math><img file="FDA0000428695580000011.GIF" wi="939" he="75" /></maths>式中,R—车轮滚动半径、J<sub>ω</sub>—车轮转动惯量、<img file="FDA0000428695580000012.GIF" wi="50" he="60" />—车轮角加速度、F<sub>z</sub>—车轮垂向载荷、T<sub>Z</sub>—驱动力矩;其中,T<sub>z</sub>是驱动力矩,是已知的;设车轮角速度传感器采集前后相邻的时刻k‑1和k,间隔时间为T,实时采集到的轮速信号ω(k)和ω(k‑1),于是由式(2)计算轮心加速度:<maths num="0002" id="cmaths0002"><math><![CDATA[<mrow><mover><mi>ω</mi><mo>·</mo></mover><mo>=</mo><mfrac><mrow><mi>ω</mi><mrow><mo>(</mo><mi>k</mi><mo>)</mo></mrow><mo>-</mo><mi>ω</mi><mrow><mo>(</mo><mi>k</mi><mo>-</mo><mn>1</mn><mo>)</mo></mrow></mrow><mi>T</mi></mfrac><mo>,</mo><mo>-</mo><mo>-</mo><mo>-</mo><mrow><mo>(</mo><mn>2</mn><mo>)</mo></mrow></mrow>]]></math><img file="FDA0000428695580000013.GIF" wi="949" he="108" /></maths>根据式(3)进行计算轮胎驱动力:<maths num="0003" id="cmaths0003"><math><![CDATA[<mrow><msub><mi>F</mi><mi>i</mi></msub><mrow><mo>(</mo><mi>k</mi><mo>)</mo></mrow><mo>=</mo><mo>[</mo><msub><mi>T</mi><mi>z</mi></msub><mo>-</mo><msub><mi>J</mi><mi>ω</mi></msub><mo>*</mo><mfrac><mrow><mi>ω</mi><mrow><mo>(</mo><mi>k</mi><mo>)</mo></mrow><mo>-</mo><mi>ω</mi><mrow><mo>(</mo><mi>k</mi><mo>-</mo><mn>1</mn><mo>)</mo></mrow></mrow><mi>T</mi></mfrac><mo>]</mo><mo>/</mo><mi>R</mi><mo>,</mo><mo>-</mo><mo>-</mo><mo>-</mo><mrow><mo>(</mo><mn>3</mn><mo>)</mo></mrow></mrow>]]></math><img file="FDA0000428695580000014.GIF" wi="954" he="101" /></maths>分散式轮毂电机驱动电动汽车的垂直载荷计算如下,其中取前后的左右车轮的垂直载荷相等,即:<maths num="0004" id="cmaths0004"><math><![CDATA[<mrow><msub><mi>F</mi><mrow><mi>z</mi><mn>1</mn></mrow></msub><mo>=</mo><mfrac><mrow><mi>mg</mi><msub><mi>L</mi><mi>r</mi></msub><mo>-</mo><mi>mah</mi></mrow><mrow><mn>2</mn><mi>L</mi></mrow></mfrac><mo>,</mo><mo>-</mo><mo>-</mo><mo>-</mo><mrow><mo>(</mo><mn>4</mn><mo>)</mo></mrow></mrow>]]></math><img file="FDA0000428695580000015.GIF" wi="949" he="105" /></maths><maths num="0005" id="cmaths0005"><math><![CDATA[<mrow><msub><mi>F</mi><mrow><mi>z</mi><mn>2</mn></mrow></msub><mo>=</mo><mfrac><mrow><mi>mg</mi><msub><mi>L</mi><mi>f</mi></msub><mo>-</mo><mi>mah</mi></mrow><mrow><mn>2</mn><mi>L</mi></mrow></mfrac><mo>,</mo><mo>-</mo><mo>-</mo><mo>-</mo><mrow><mo>(</mo><mn>5</mn><mo>)</mo></mrow></mrow>]]></math><img file="FDA0000428695580000016.GIF" wi="951" he="109" /></maths>式中,L<sub>r</sub>—车辆质心到后轮轮轴的垂直距离,L<sub>f</sub>—车辆质心到前轮轮轴的垂直距离,L—前后轮轮轴之间的垂直距离,h—车辆质心到地面的高度;其中,a是电动汽车加速度,设车速传感器采集前后相邻的时刻k‑1和k,间隔时间为T,实时采集到的轮速信号v(k)和v(k‑1),于是由下式计算汽车加速度:<maths num="0006" id="cmaths0006"><math><![CDATA[<mrow><mi>a</mi><mo>=</mo><mfrac><mrow><mi>v</mi><mrow><mo>(</mo><mi>k</mi><mo>)</mo></mrow><mo>-</mo><mi>v</mi><mrow><mo>(</mo><mi>k</mi><mo>-</mo><mn>1</mn><mo>)</mo></mrow></mrow><mi>T</mi></mfrac><mo>,</mo></mrow>]]></math><img file="FDA0000428695580000017.GIF" wi="390" he="107" /></maths>当前的路面附着系数由式(6)计算得到:μ(k)=F<sub>i</sub>(k)/F<sub>zi</sub>(6)当前时刻的滑移率计算可由式(7)计算得到:<maths num="0007" id="cmaths0007"><math><![CDATA[<mrow><mi>λ</mi><mrow><mo>(</mo><mi>k</mi><mo>)</mo></mrow><mo>=</mo><mo>|</mo><mfrac><mrow><mi>ω</mi><mrow><mo>(</mo><mi>k</mi><mo>)</mo></mrow><mo>*</mo><mi>R</mi><mo>-</mo><msub><mi>v</mi><mi>w</mi></msub><mrow><mo>(</mo><mi>k</mi><mo>)</mo></mrow></mrow><mrow><mi>max</mi><mo>{</mo><mi>ω</mi><mrow><mo>(</mo><mi>k</mi><mo>)</mo></mrow><mo>*</mo><mi>R</mi><mo>,</mo><msub><mi>v</mi><mi>w</mi></msub><mrow><mo>(</mo><mi>k</mi><mo>)</mo></mrow><mo>}</mo></mrow></mfrac><mo>|</mo><mo>,</mo><mo>-</mo><mo>-</mo><mo>-</mo><mrow><mo>(</mo><mn>7</mn><mo>)</mo></mrow></mrow>]]></math><img file="FDA0000428695580000018.GIF" wi="983" he="125" /></maths>式中,λ—滑移率、ω—车轮角速度、R—车轮滚动半径、v<sub>w</sub>—车速;2)通过式(8)计算当前路面附着系数与滑移率曲线的斜率p:<maths num="0008" id="cmaths0008"><math><![CDATA[<mrow><mi>p</mi><mo>=</mo><mfrac><mi>dμ</mi><mi>dλ</mi></mfrac><mo>=</mo><mfrac><mrow><mi>μ</mi><mrow><mo>(</mo><mi>k</mi><mo>)</mo></mrow><mo>-</mo><mi>μ</mi><mrow><mo>(</mo><mi>k</mi><mo>-</mo><mn>1</mn><mo>)</mo></mrow></mrow><mrow><mi>λ</mi><mrow><mo>(</mo><mi>k</mi><mo>)</mo></mrow><mo>-</mo><mi>λ</mi><mrow><mo>(</mo><mi>k</mi><mo>-</mo><mn>1</mn><mo>)</mo></mrow></mrow></mfrac><mo>-</mo><mo>-</mo><mo>-</mo><mrow><mo>(</mo><mn>8</mn><mo>)</mo></mrow></mrow>]]></math><img file="FDA0000428695580000021.GIF" wi="972" he="116" /></maths>比较:|p|<m,(9)其中,m为设定值;当|p|<m时,即可判断当前的路面附着系数为峰值路面附着系数,并设置标志位flag=0;若|p|>m,则继续计算下一时刻的斜率p,直到|p|<m;若在1s内斜率p仍没有达到|p|<m,则取在1s内计算得到的最大路面附着系数为相对的路面峰值附着系数,并设立一个标志位flag=1;3)分别计算出来四个轮胎的路面峰值附着系数和标志位,记为u1、u2、u3、u4,flag1、flag2、flag3、flag4;其中,u1、flag1表示左前轮的路面峰值附着系数和标志位;u2、flag2表示右前轮的路面峰值附着系数和标志位;u3、flag3表示左后轮的路面峰值附着系数和标志位;u4、flag4表示右后轮的路面峰值附着系数和标志位;比较四个轮胎的路面峰值附着系数u1、u2、u3、u4和标志位flag1、flag2、flag3、flag4;来进一步判断当前路面为均质路面、对开路面、对接路面或是单轮独立路面;若四个轮胎的标志位相同,路面峰值附着系数的差值在n内,n为设定值,则判定当前路面为均质路面,其路面附着系数U=(u1+u2+u3+u4)/4;若前两个轮胎和后两个轮胎标志位相同,并且路面峰值系数的差值分别都在n内,n为设定值,则判定当前路面为对接路面,其路面附着系数U1=(u1+u2)/2,U2=(u3+u4)/2;若左边两个轮胎和右边两个轮胎标志位相同,并且路面附着系数的差值分别都在n内,n为设定值,则判定当前路面为对开路面,其路面附着系数U1=(u1+u3)/2,U2=(u2+u4)/2;若不满足上述情况,则判定当前路面为单轮独立路面,路面附着系数根据情况进行计算。 |