[發明專利]一種分布式驅動電動車的前輪側向力估計方法

有效

• 申請號: 201610108400.3
• 申請日: 2016-02-26
• 公開（公告）號: CN105667520B
• 公開（公告）日: 2018-01-16
• 發明（設計）人: 丁世宏;張圣道;馬莉;江浩斌
• 申請（專利權）人: 江蘇大學
• 主分類號: B60W40/10
• 分類號: B60W40/10
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

本發明涉及車輛行駛中輪胎側向力估計方法，特別涉及分布式驅動電動車的前轉向輪的側向力估計。

背景技術

在環境和能源問題的背景下，電動汽車越來越成為未來汽車工業的重要部分。近年來，分布式驅動電動汽車(In-wheel motor Electric,IEV)受到研究者的普遍關注。它通過置于車輪輪轂內的輪轂電機或是將兩個電機置于差速器位置來驅動車輪，給整車提供動力。IEV具有相應速度快、傳動鏈短、傳動高效等優點，是電動汽車領域的一個重要發展方向。

目前，IEV的橫向穩定性控制仍存在需要改善的地方，如在極限工況下輪胎側向力不能被準確估計。值得注意的是，輪胎側向力是橫向動力學的重要組成部分，影響著車輛的行駛安全性和穩定性。因此，對輪胎側向力的準確估計將會有效地提高橫向控制效果。

傳統的輪胎側向力的估計依賴于輪胎模型。國、內外已經研究出了多種非線性輪胎模型。Dugoff模型根據實驗數據，建立表示驅動(制動)力、側偏力、滑移率、側偏角和輪胎其他參數關系的表達式；UniTire模型是郭孔輝院士提出的一種半經驗輪胎模型，具有滿足高階理論邊界條件的特點；Magic Formula模型利用正弦函數建立了輪胎的縱向力、側向力和回正力矩與側偏角、滑移率、側傾角和垂直載荷之間關系。輪胎模型能夠對輪胎力進行相對精確的估計，但是輪胎模型中輪胎側向力與輪胎側偏角、垂直載荷、縱向滑移率及輪速等因素直接相關，即涉及變量較多，需要進行大量的試驗數據擬合，計算量大，而且輪胎模型的算法復雜，從而難以滿足實車控制器應用中快速響應的需求。此外，對于基于輪胎模型的側向力估計方法，一旦輪胎特性(輪胎氣壓和磨損程度等)或者路面情況快速變化，擬合精度將會迅速下降，使得輪胎側向力估計不精確，導致橫向控制效果受到影響。所以提出一種不依賴于輪胎模型的側向力估計方法是有必要的。

發明內容

為了解決目前輪胎側向力估計過多依賴于輪胎模型的問題，本發明提出了一種分布式驅動電動車的前轉向輪側向力估計方法，其能夠在擺脫輪胎模型的基礎上對側向力進行估計。該方法考慮車輛輪胎的實時特性以及路面狀況的變化，能夠準確地估計輪胎的側向力，從而提高車輛的橫向控制效果。估計過程如下：

1)在車輛行駛過程中，所述輪邊電機控制器測得各電機所需的實時驅動力矩T_ij，所述輪速傳感器測得實時輪速信號ω_ij。將驅動力矩信號和輪速信號發送到所述基于車輪旋轉動力學的滑?？v向力估計模塊，滑?？v向力估計模塊根據實時采集信號，得到輪胎縱向力的值估計

上述T_ij、ω_ij中，i＝f,r，f表示前輪，r表示后輪；j＝l,r，l表示左輪，r表示右輪；

2)所述縱向加速度傳感器和側向加速度傳感器測得實時的縱向加速度信號a_x和側向加速度信號a_y；所述縱向速度傳感器和側向速度傳感器測得實時的縱向速度V_x和側向速度V_y；此外，所述車輛橫擺角速度傳感器測得實時的橫擺角速度信號r，以及所述方向盤轉角傳感器測得方向盤轉角信號δ；

將方向盤轉角信號、橫擺角速度信號、縱向加速度信號、側向加速度信號、縱向速度信號、側向速度信號和估計出的縱向力發送到基于車輛動力學的滑模側向力估計模塊，滑模側向力估計模塊通過運算估計出右前輪的側向力

3)最后，將估計的右前輪側向力以及方向盤轉角信號發送給所述濾波模塊，針對側向力估計值中出現的奇異現象，濾波模塊采取在奇異點附近進行線性化處理的方法，從而輸出較準確的右前輪側向力值，再進一步計算得到左前輪側向力值，這樣就得到兩前輪的側向力估計值。

本發明估計方法過程中用的參數是基于以下部分測量得到：所述方向盤轉角信號δ由方向盤轉角傳感器測得、所述橫擺角速度信號r由橫擺角速度傳感器測得、所述縱向加速度信號a_x由縱向加速度傳感器測得、所述側向加速度信號a_y由側向加速度傳感器測得、所述縱向速度信號V_x由縱向速度傳感器測得、所述側向速度信號V_y由側向速度傳感器測得。

與現有的技術相比，本發明展現出的有益效果是：

1)本發明無需復雜的非線性輪胎模型，僅應用二階滑模觀測器對輪胎側向力進行估計，計算簡便且保證了精確度和計算的實時性。