分散式轮毂电机驱动电动汽车路面附着系数的估算方法

摘要

分散式轮毂电机驱动的电动汽车的路面附着系数估算方法，属于电动汽车技术领域。通过轮速传感器、车速传感器、电机控制器实时采集电动汽车的当前轮速、车速以及驱动力矩；计算滑移率、垂直载荷以及驱动力；计算u-入曲线上当前时刻对应点的斜率，当斜率小于m时，即判定该时刻的路面附着系数为路面峰值附着系数，否则继续计算下一时刻的斜率；或若1s内斜率没有小于m，则取1s内计算出的最大路面附着系数为相对的路面峰值附着系数；通过比较四个轮胎得到的路面峰值附着系数，判断当前路面是均质路面、对开路面、对接路面或是单轮独立路面。本发明鲁棒性良好，能够较好的识别各种不同的路面，适用于车辆在行驶过程中各种路面的路面附着系数的实时估计。

主权项

1.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：$F_i=(T_z-J_{\omega }*\stackrel{·}{\omega })/R,---\left(1\right)$式中，R—车轮滚动半径、J_ω—车轮转动惯量、—车轮角加速度、F_z—车轮垂向载荷、T_Z—驱动力矩；其中，T_z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：$\stackrel{·}{\omega }=\frac{\omega \left(k\right)-\omega (k-1)}{T},---\left(2\right)$根据式（3）进行计算轮胎驱动力：$F_i\left(k\right)=[T_z-J_{\omega }*\frac{\omega \left(k\right)-\omega (k-1)}{T}]/R,---\left(3\right)$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：$F_{z1}=\frac{\mathrm{mg}{L}_r-\mathrm{mah}}{2L},---\left(4\right)$$F_{z2}=\frac{\mathrm{mg}{L}_f-\mathrm{mah}}{2L},---\left(5\right)$式中，L_r—车辆质心到后轮轮轴的垂直距离，L_f—车辆质心到前轮轮轴的垂直距离，L—前后轮轮轴之间的垂直距离，h—车辆质心到地面的高度；其中，a是电动汽车加速度，设车速传感器采集前后相邻的时刻k-1和k，间隔时间为T，实时采集到的轮速信号v（k）和v（k-1），于是由下式计算汽车加速度：$a=\frac{v\left(k\right)-v(k-1)}{T},$当前的路面附着系数由式（6）计算得到：μ（k）=F_i（k）/F_zi（6）当前时刻的滑移率计算可由式（7）计算得到：$\lambda \left(k\right)=\left|\frac{\omega \left(k\right)*R-v_w\left(k\right)}{\max \{\omega \left(k\right)*R,v_w\left(k\right)\}}\right|,---\left(7\right)$式中，λ—滑移率、ω—车轮角速度、R—车轮滚动半径、v_w—车速；2）通过式（8）计算当前路面附着系数与滑移率曲线的斜率p：$p=\frac{\mathrm{d\mu }}{\mathrm{d\lambda }}=\frac{\mu \left(k\right)-\mu (k-1)}{\lambda \left(k\right)-\lambda (k-1)}---\left(8\right)$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。