一种用于轮毂电机驱动汽车车速控制方法技术

本发明专利技术涉及一种用于轮毂电机驱动汽车车速控制方法，属于汽车技术领域。在整车控制器中设置一个输入端与汽车加速踏板位置传感器信号连接，与车轮轮速传感器信号连接，或用电机控制器反馈的电机转速信号代替，整车控制器中设置一车速控制模块，该模块利用四个车轮轮速计算得到实际车速，然后计算实际车速与目标车速的差值，将差值输入PID控制器，由PID控制器输出驱动电机的目标转矩，由此使电机的输出转矩与转速均受加速踏板控制，实现了按功率控制方式控制驱动电机，所述整车控制器还根据整车参数估测匀速行驶时的路面阻力，以保证汽车达到目标车速时保持匀速行驶。该方法以一种更简单的方式实现了轮毂电机驱动汽车的电子差速功能。

【技术实现步骤摘要】
【专利摘要】本专利技术涉及，属于汽车
。在整车控制器中设置一个输入端与汽车加速踏板位置传感器信号连接，与车轮轮速传感器信号连接，或用电机控制器反馈的电机转速信号代替，整车控制器中设置一车速控制模块，该模块利用四个车轮轮速计算得到实际车速，然后计算实际车速与目标车速的差值，将差值输入PID控制器，由PID控制器输出驱动电机的目标转矩，由此使电机的输出转矩与转速均受加速踏板控制，实现了按功率控制方式控制驱动电机，所述整车控制器还根据整车参数估测匀速行驶时的路面阻力，以保证汽车达到目标车速时保持匀速行驶。该方法以一种更简单的方式实现了轮毂电机驱动汽车的电子差速功能。【专利说明】
本专利技术属于汽车
，具体涉及到影响汽车电子差速控制的轮毂电机驱动电动汽车的车速控制方法。
技术介绍
电动汽车包括混合动力汽车、燃料电池汽车、纯电动汽车等具有节能、环保的特点，是新一代汽车技术的发展方向。目前所开发的电动汽车一般是在传统汽车底盘中通过改造动力传动系而成。如混合动力汽车是通过在传动系中加入驱动电机并借助动力合成器实现动力合成而驱动汽车。燃料电池汽车则是燃料电池输出的电能及辅助能源的电能给驱动电机提供动力驱动汽车。纯电动汽车则是通过动力电池为驱动电机提供电能驱动汽车。在所有电动汽车构型方案中，采用将电机直接与车轮集成的方案，即轮毂电机驱动方案或者称为“电动轮”，是最有利于整车性能提升的。轮毂电机驱动技术是提高电动汽车性能的一项关键技术，它给汽车带来巨大优势，使整车结构得到简化，各轮驱动力仅通过驱动电机即可实现独立控制而不必像传统汽车那样要对整车动力传动系及制动系进行综合控制才能实现车轮驱动力控制，轮毂电机驱动技术可以较低成本实现性能更好的汽车底盘控制技术并实现传统汽车底盘所无法实现的某些先进技术。 现有的轮毂电机驱动汽车电子差速技术均是根据阿克曼转向原理，通过采集车速信号、转向角信号及整车参数，在汽车行驶过程根据阿克曼模型计算各车轮轮速并将之做为电机转速指令控制驱动电机实现差速。这种方法的最大问题是没有考虑轮胎小滑移率及路面不平问题。难以适应汽车在不平路面条件下的行驶，而汽车实际行驶道路均是不平的。同时现有的电动汽车车速控制均是利用加速踏板位置信号查表直接得到电机转矩值，并将之做为电机转矩指令发送给电机使之驱动汽车，即通过油门位置信号直接控制电机转矩。这种方法的缺点是加速踏板与电机驱动转矩直接相关，需要驾驶员不断调整油门踏板控制电机驱动转矩，而传统内燃机汽车是通过油门踏板控制发动机喷油量，实际是控制发动机输出功率，而发动机转速与转矩均可以自动调节，无须驾驶员过多干预发动机实际输出转矩。
技术实现思路
本专利技术主要针对上述电子差速及车速控制存在的问题，提出了轮毂电机驱动电动汽车的一种控制功率模式控制驱动电机的方法，即。该方法也可直接用于传统集中式驱动的电动汽车并得到更好的驾驶特性。 本专利技术的技术方案是: 在整车控制器5中设置一个输入端与汽车加速踏板位置传感器2信号连接，与车轮轮速传感器1、3、4、6信号连接，或用电机控制器反馈的电机转速信号代替，整车控制器5中设置一车速控制模块，该模块利用四个车轮轮速计算得到实际车速，然后计算实际车速与目标车速的差值，将差值输入PID控制器，由PID控制器输出驱动电机的目标转矩，由此使电机的输出转矩与转速均受加速踏板控制，实现了按功率控制方式控制驱动电机，所述整车控制器5还根据整车参数估测匀速行驶时的路面阻力，以保证汽车达到目标车速时保持匀速行驶，具体控制步骤如下: 步骤一、其中的油门位置-车速数据表用于由加速踏板位置信号生成与之成线性比例的目标车速，该数据表按下述函数生成: Vdesire = aXLp-b(I) 上式中a为油门置于输出车速的转换系数，其值为车辆预设最高车速与最大油门位置值的比值；LP为油门踏板位置山为偏移量，其值为车辆开始行驶的最小油门位置，因为一般电子油门最小输出电压都不是0，故而设置这一偏移量； 根据整车控制器采集到的加速踏板位置信号，利用上述数据表即可得到驾驶员目标车速； 步骤二、实际车速计算方法为:各车轮转速之和除以4再乘以车轮半径。 步骤三:计算该实际车速与上述目标车速的差值，将差值输入PID控制器，由PID控制器输出驱动电机的目标转矩，后由最大转矩限制模块则根据电机特性对PID控制器的转矩指令进行调整，然后由电机转矩指令模块输出电机实际驱动转矩指令，并将此时的转速输入到整车控制器中完成循环，目标转矩的计算公式如下: ,s/y = mi 十丨明}⑵ r e(t) =AccPedPos_vsp(3) M (?) -1Kpc(t) +K+Kn I(4) 其中vsp为汽车的实际车速，0卜4为四个车轮输入到控制器的转速，Γ为车轮的滚动半径，AccPedPos为目标车速，e(t)为目标车速与实际车速产生的误差，M(t)为电机的实时驱动转矩，Mfflax为电机的极限转矩，该值限定了电机的最大输出量，式中的Kp，Ki，Kd可通过具体调式进行优化，在初始赋值时，Kp值可根据5%的油门位置对应输出电机最大转矩值而确定，Ki值可赋为0，Kd可赋一个小于I的值。 本专利技术的积极效果是通过对驱动电机按功率模式进行控制，使轮毂电机及车轮的转速随车辆行驶工况自动调节，能够实现轮毂电机驱动汽车的自适应差速功能。 该方法以一种更简单的方式实现了轮毂电机驱动汽车的电子差速功能。同时该方法控制功率模式控制驱动电机及驱动轮，使整车驱动特性与传统内燃机汽车的驱动特性等效，且可充分发挥电动机的低速大转矩特性，使汽车具有动力性更强，对转矩自适应调节，减少转矩在调速过程中的波动等优点。 该方法将以一种更简单的方式实现了轮毂电机驱动汽车的电子差速功能，同时该方法以控制功率模式控制驱动电机及驱动轮，使整车驱动特性与传统内燃机汽车的驱动特性等效，且可充分发挥电动机的低速大转矩特性，使汽车具有动力性更强，对转矩自适应调节，以及减少转矩在调速过程中的波动等优点。 本专利技术的有益效果进一步概括为: 1.本专利技术与现有的轮毂电机驱动汽车电子差速技术的主要区别在于驱动力矩实现了反馈式的自适应调节，加速踏板并非与电机转矩直接相关，无需驾驶员在行驶的过程中不断的调节油门踏板进行控制，从而减轻了驾驶负担。 2.本专利技术以控制功率模式控制驱动电机及驱动轮，使整车驱动特性与传统内燃机汽车的驱动特性等效，且可充分发挥电动机的低速大转矩特性，使汽车具有动力性更强，对转矩自适应调节，减少转矩在调速过程中的波动等优点。 【专利附图】【附图说明】 下面结合附图对本专利技术作进一步的说明: 图1是本专利技术轮毂电机驱动汽车车速控制方法的系统构成示意图。 图2是本专利技术车速控制方法的具体程序流程框图。 图3是本专利技术中控制器输出的电机转矩外特性曲线形状。 图4是滑移率与路面附着系数之间的关系。 图5是在交通部操稳实验路面进行的转弯实验过程中车辆的行驶轨迹。 图6是实验中收集到的四个车轮的车速变化。 在整体控制布局图1中:1.左前轮轮速传感器，2.油门踏板位置传感器，3.右前轮轮速传感器，4.左后轮轮速传感器，5.整车控制器，6.右后轮轮速传感器。 【具本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于轮毂电机驱动汽车车速控制方法，其特征在于：在整车控制器(5)中设置一个输入端与汽车加速踏板位置传感器(2)信号连接，与车轮轮速传感器(1、3、4、6)信号连接，或用电机控制器反馈的电机转速信号代替，整车控制器(5)中设置一车速控制模块，该模块利用四个车轮轮速计算得到实际车速，然后计算实际车速与目标车速的差值，将差值输入PID控制器，由PID控制器输出驱动电机的目标转矩，由此使电机的输出转矩与转速均受加速踏板控制，实现了按功率控制方式控制驱动电机，所述整车控制器(5)还根据整车参数估测匀速行驶时的路面阻力，以保证汽车达到目标车速时保持匀速行驶。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：靳立强，刘阅，李建华，
申请(专利权)人：吉林大学，
类型：发明
国别省市：吉林;22