【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于轮毂电机控制，具体为一种轮毂电机驱动的电动汽车转矩优化分配方法和系统。
技术介绍
1、基于主动前轮转向(active front steering，afs)与直接横摆力矩控制(directyaw moment control，dyc)的集成控制思想是目前车辆稳定性控制领域的重要研究课题之一。由于轮毂电机驱动电动汽车的四个轮子具有独立可控、力矩响应快速且精准等优势，因此，对其进行集成控制研究能够很好的提升车辆的动力学性能，充分发挥其潜在的优势。
2、针对afs与dyc的集成控制策略，国内外学者进行了较为广泛的研究，主要包括最优控制、滑模控制、线性矩阵不等式、模型预测控制、模糊控制等，积累了丰富经验。但是这些研究均以传统汽车为研究对象，dyc也主要通过差动制动实现。也有针对四轮独立驱动电动汽车的afs与dyc集成控制问题进行的相应研究，设计了模型预测集成控制算法，但未考虑执行机构的执行能力，且采用驱动力控制分配实现dyc，不能完全发挥其独特的结构优势。模糊控制的优点在于不依赖被控对象、结构简单、鲁棒性强、能适应各种工况变化等。
3、公开号为cn117445698a的中国专利技术专利公开了一种轮毂电机驱动电动汽车扭矩分配分层控制系统及方法，构建了上下层的分层控制器，通过模糊控制模块对上层扭矩分配控制器驱动力矩的分配控制策略进行确定，下层扭矩分配控制器接收上层扭矩分配控制器的力矩、横摆角速度和质心侧偏角并与车辆反馈的实际值，进行基于电机效率map图的驱动力矩分配控制或者基于滑移率的驱动力矩分配控制，
4、这种轮毂电机驱动电动汽车扭矩分配分层控制系统及方法，在优化扭矩分配时，未考虑执行机构的执行能力，分配给各车轮的扭矩可能超出其执行能力。
技术实现思路
1、本专利技术的目的是提供一种轮毂电机驱动的电动汽车转矩优化分配方法和系统，以解决上述技术问题中的至少一个。
2、为实现上述目的，本专利技术采用的技术方案是：
3、一种轮毂电机驱动的电动汽车转矩优化分配方法，包括以下步骤：
4、构建二自由度线性车辆模型，以根据车辆反馈的实时车速、前轮转角，计算车辆维持理想稳定状态的期望横摆角速度和期望质心侧偏角；
5、根据车辆实际横摆角速度与期望横摆角速度的差值以及实际质心侧偏角与期望质心侧偏角的差值，计算得到车辆维持理想稳定状态所需的附加横摆力矩；
6、根据附加横摆力矩，以每个车轮轮胎的负荷率最小作为目标设计代价函数，同时考虑轮毂电机作为执行机构的输出约束以及地面附着力约束，创建转矩优化模型，以分配各个车轮实际所需要的转矩。
7、进一步地，所述二自由度线性车辆模型为：
8、
9、式中，γs为期望横摆角速度；
10、vx为实时车速；
11、l为车辆轴距；
12、k为稳定性因素，k1为前轴侧偏刚度，k2为后轴侧偏刚度，a为质心到前轴的距离，b为质心到后轴的距离；
13、δ为前轮转角；
14、βs为期望质心侧偏角；
15、m为车辆质量。
16、进一步地，所述根据车辆实际横摆角速度与期望横摆角速度的差值以及实际质心侧偏角与期望质心侧偏角的差值，计算得到车辆维持理想稳定状态所需的附加横摆力矩包括：
17、采用模糊控制方法，以车辆实际横摆角速度与期望横摆角速度的差值δγ以及实际质心侧偏角与期望质心侧偏角的差值δβ为输入信号，附加横摆力矩δm为输出信号；其中：
18、δγ的模糊子集为{nb,nm,ns,zo,ps,pb,pm}，模糊论域为[-8,8]；
19、δβ的模糊子集为{nb,nm,ns,zo,ps,pb,pm}，模糊论域为[-2,2]；
20、δm的模糊子集为{nb,nm,ns,zo,ps,pb,pm}，其模糊论域为[-50,50]。
21、进一步地，所述模糊控制方法的隶属函数均采用三角形隶属函数。
22、进一步地，所述以每个车轮轮胎的负荷率最小作为目标设计代价函数包括将四个轮胎各自的负荷率平方的方差与均值加权最小化作为优化控制目标建立的目标函数，目标函数为：
23、
24、式中，ri为四个车轮的轮胎负荷率，
25、fxi为四个车轮的纵向力；
26、fzi为四个车轮的垂向力；
27、μi为四个车轮的路面附着系数；
28、εt为轮胎负荷率平方的均值加权系数；
29、通过附加横摆力矩δm对fxi进行约束，得到优化后的fxi，以进行转矩分配。
30、所述附加横摆力矩δm为：
31、
32、其中，fxfl为左前方车轮对应的纵向力；
33、fxfr为右前方车轮对应的纵向力；
34、fxrl为左后方车轮对应的纵向力；
35、fxrr为右后方车轮对应的纵向力；
36、fxd为车辆纵向需求力；
37、d为轮距。
38、进一步地，车轮的纵向力和附加横摆力矩δm的模型转化的矢量状态方程为：
39、bu(t)＝t(t)
40、式中，
41、u＝[fxfl fxfr fxrl fxrr]t
42、t＝[fxd,δm]t。
43、进一步地，所述考虑轮毂电机作为执行机构的输出约束以及以及地面附着力约束包括：
44、
45、式中，
46、tmax为电机当前转速n下的最大输出转矩；
47、pmax为电机最大输出功率；
48、r为车轮半径。
49、本专利技术还提供一种轮毂电机驱动的电动汽车转矩优化分配系统，基于上述所述的扭矩分配方法，所述分配系统包括上层控制模块和下层控制模块，所述上层控制模块用于构建二自由度线性车辆模型，以根据车辆反馈的实时车速、前轮转角，计算车辆维持理想稳定状态的期望横摆角速度和期望质心侧偏角，根据车辆实际横摆角速度与期望横摆角速度的差值以及实际质心侧偏角与期望质心侧偏角的差值，计算得到车辆维持理想稳定状态所需的附加横摆力矩；所述下层控制模块用于根据附加横摆力矩，以每个车轮轮胎的负荷率最小作为目标设计代价函数，同时考虑轮毂电机作为执行机构的输出约束以及地面附着力约束，创建转矩优化模型，以分配各个车轮实际所需要的转矩。
50、与现有技术相比，本专利技术的有益效果是：
51、本专利技术选择轮胎负荷率作为优化指标，同时考虑轮毂电机作为执行机构的输出约束以及地面附着力约束，对各个车轮实际所需要的转矩进行分配，以保证车辆在行驶过程中的稳定性，可以充分发挥轮毂电机独立控制、互不影响、灵活性强的特点，充分挖掘出每个车轮的潜在动力学性能，本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种轮毂电机驱动的电动汽车转矩优化分配方法，其特征在于,包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的一种轮毂电机驱动的电动汽车转矩优化分配方法，其特征在于，所述二自由度线性车辆模型为：
3.根据权利要求1所述的一种轮毂电机驱动的电动汽车转矩优化分配方法，其特征在于，所述根据车辆实际横摆角速度与期望横摆角速度的差值以及实际质心侧偏角与期望质心侧偏角的差值，计算得到车辆维持理想稳定状态所需的附加横摆力矩包括：
4.根据权利要求3所述的一种轮毂电机驱动的电动汽车转矩优化分配方法，其特征在于，所述模糊控制方法的隶属函数均采用三角形隶属函数。
5.根据权利要求1所述的一种轮毂电机驱动的电动汽车转矩优化分配方法，其特征在于，所述以每个车轮轮胎的负荷率最小作为目标设计代价函数包括将四个轮胎各自的负荷率平方的方差与均值加权最小化作为优化控制目标建立的目标函数，目标函数为：
6.根据权利要求5所述的一种轮毂电机驱动的电动汽车转矩优化分配方法，其特征在于，所述附加横摆力矩ΔM为：
7.根据权利要求6所述的一种轮毂电机驱动的电动汽
8.根据权利要求1所述的一种轮毂电机驱动的电动汽车转矩优化分配方法，其特征在于，所述考虑轮毂电机作为执行机构的输出约束以及以及地面附着力约束包括：
9.一种轮毂电机驱动的电动汽车转矩优化分配系统，基于上述权利要求1-8中任一项所述的扭矩分配方法，其特征在于，所述分配系统包括上层控制模块和下层控制模块，所述上层控制模块用于构建二自由度线性车辆模型，以根据车辆反馈的实时车速、前轮转角，计算车辆维持理想稳定状态的期望横摆角速度和期望质心侧偏角，根据车辆实际横摆角速度与期望横摆角速度的差值以及实际质心侧偏角与期望质心侧偏角的差值，计算得到车辆维持理想稳定状态所需的附加横摆力矩；所述下层控制模块用于根据附加横摆力矩，以每个车轮轮胎的负荷率最小作为目标设计代价函数，同时考虑轮毂电机作为执行机构的输出约束以及地面附着力约束，创建转矩优化模型，以分配各个车轮实际所需要的转矩。
...【技术特征摘要】
1.一种轮毂电机驱动的电动汽车转矩优化分配方法，其特征在于,包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的一种轮毂电机驱动的电动汽车转矩优化分配方法，其特征在于，所述二自由度线性车辆模型为：
3.根据权利要求1所述的一种轮毂电机驱动的电动汽车转矩优化分配方法，其特征在于，所述根据车辆实际横摆角速度与期望横摆角速度的差值以及实际质心侧偏角与期望质心侧偏角的差值，计算得到车辆维持理想稳定状态所需的附加横摆力矩包括：
4.根据权利要求3所述的一种轮毂电机驱动的电动汽车转矩优化分配方法，其特征在于，所述模糊控制方法的隶属函数均采用三角形隶属函数。
5.根据权利要求1所述的一种轮毂电机驱动的电动汽车转矩优化分配方法，其特征在于，所述以每个车轮轮胎的负荷率最小作为目标设计代价函数包括将四个轮胎各自的负荷率平方的方差与均值加权最小化作为优化控制目标建立的目标函数，目标函数为：
6.根据权利要求5所述的一种轮毂电机驱动的电动汽车转矩优化分配方法，其特征在于，所述附加横摆力矩δm为：
...【专利技术属性】
技术研发人员：贺启才，王凤阳，黄欢，谢中东，周方忝，程要，汪海兵，蔡少康，
申请(专利权)人：中汽研汽车检验中心武汉有限公司，
类型：发明
国别省市：
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