專利名稱：四輪驅動電動汽車的路面附著系數辨識方法
技術領域：
本發明涉及一種電動汽車的路面辨識方法，更具體地說，它涉及一種主要應用于四輪獨立驅動電動汽車的路面附著系數估算方法。
背景技術：
隨著汽車保有量的增加，能源、環保等問題逐漸成為汽車行業發展的主要障礙。近二十多年來，西方工業發達國家政府把電動汽車的研究開發看作解決環境問題和能源問題的一種有效手段，在經濟上給予大力支持。研發燃料電池汽車、電動汽車等新能源車輛的研發進一步加快。
四輪輪邊驅動電動汽車在節能環保上有著獨特的優勢，它的四個車輪驅動力矩可以獨立控制，從而使得綜合地盤控制技術更加方便。但是四輪驅動汽車沒有非驅動輪，準確的車速難以直接得到，這就使得傳統的基于滑移率控制的控制方法難以在四輪驅動電動車輛上得到有效應用。如果能夠估算出車輛當前行駛路面的附著系數，就可以根據路面附著系數大小直接控制電機驅動力矩，從而保證車輛良好的動力性和行駛穩定性。

發明內容
本發明要解決的技術問題是提供一種四輪驅動電動汽車的路面附著系數辨識方法，通過四個車輪的驅動力矩、車輪轉速、估算的車輪載荷等參數估算出當前路面附著系數的大小，從而更方便的對車輛實施控制，提高車輛的行駛穩定性。
為了解決上述技術問題，本發明提供一種四輪驅動電動汽車的路面附著系數辨識方法，其具體步驟如下1.計算車輪的利用附著系數根據輪速傳感器測得的輪速、電機實際輸出力矩以及車輪垂直載荷的大小，計算出各個車輪的利用附著系數；2.判斷車輪的利用附著系數是否接近路面峰值附著系數如果接近峰值附著系數則取當前輪胎利用附著系數為路面峰值附著系數；如果沒有接近峰值附著系數則路面附峰值附著系數為高附著系數，并重新進行下一輪估算。
上述步驟1中，電機實際輸出力矩是通過電機驅動器測量電機電流大小，再根據電機電流確定電機當前的驅動力矩；上述步驟2中，車輪的利用附著系數與路面峰值附著系數的比較具體方法比較車輪當量加速度和車身加速度大小，取η＝(aw-a)/aw，其中，aw為車輪當量加速度，a為車身加速度；如果η＞η0，側取當前輪胎利用附著系數為路面峰值附著系數，并將該估算結果維持一定時間；設定的維持時間過后，將路面附著系數估算結果恢復到系統設定的高附著系數值，并重新進行下一輪估算。
本發明的車速估算方法應用于四輪獨立驅動電動汽車，可以取得如下有益效果提高車輛的行駛穩定性，該方法能夠在輪胎與路面之間的附著系數即將達到峰值時候估算出該附著系數的大小，從而控制電機驅動力矩的大小，使得車輛穩定性控制裝置發揮更好的控制效果。


圖1是發明的車速估算算法總體結構原理圖；其中1代表車速估算模塊；2代表車輛控制器；3代表輪轂電機，共4只；4代表車輪；5代表輪速傳感器。v為估算車速；Tcmd為駕駛員油門指令；Td′為控制器輸出驅動力矩指令；Td為電機輸出力矩；Tf為輪胎滾動阻力矩；ω為車輪轉速；ω*為傳感器測量輪速圖2是一種可能的附著系數估算算法邏輯框圖；其中箭頭代表信號流向，i＝1，2，3，4分別代表四個車輪，框圖代表各個計算模塊，Ti代表第i個車輪驅動力矩；ωi代表第i個車輪的轉速；R代表車輪滾動半徑；v代表車速；Fzi代表第i個車輪的輪胎垂直載荷；μi代表第i個車輪的利用附著系數； 代表系統估算附著系數。
圖3是輪胎穩定附著區(B區)域與非穩定附著區(C區)示意圖。
其中λ代表滑移率，μ代表附著系數。
具體實施例方式
下面結合附圖與實施例對本發明作進一步的說明。
如圖1所示，該估算方法根據輪速傳感器測得的輪速、電機實際輸出力矩(可以通過電機控制器，根據電機電流大小獲得)以及車輪垂直載荷的大小，計算各個車輪的利用附著系數。再跟據當前車輪的運動信息判斷該附著系數是否接近與路面峰值附著系數，如果已經接近與峰值附著系數則認為該附著系數就是路面峰值附著系數；如果沒有接近峰值附著系數則認為路面附峰值附著系數為高附著系數。
具體步驟如下(1)測量各個車輪轉動角速度，計算車輪當量加速度；(2)通過電機驅動器測量電機電流大小，根據電機電流確定電機當前的驅動力矩；(3)通過傳感器測量車身加速度，或者根據電機驅動力矩計算車身應有的加速度；(4)估算各個車輪的輪胎垂直載荷；(5)根據估算的電機驅動力矩和估算的輪胎載荷估算輪胎利用附著系數；(6)比較車輪當量加速度和車身加速度大小，取η＝(aw-a)/aw，其中，aw為車輪當量加速度，a為車身加速度；(7)如果η＞η0，側取當前輪胎利用附著系數為路面峰值附著系數，并將該估算結果維持一定時間(如1秒、3秒或更長時間，可以根據調試結果而定)；(8)設定的維持時間過后，將路面附著系數估算結果恢復到系統設定的高附著系數值，并重新進行下一輪估算。
本發明的一種可能的附著系數估算算法，如圖2所示。
如圖3所示，當附著曲線越過峰值點后輪胎將進入非穩定附著區域，滑移率迅速增大。本識別算法就是識別出A點附近的附著系數，并將其作為路面峰值附著系數。
權利要求
1.一種四輪驅動電動汽車的路面附著系數辨識方法，其特征在于，具體步驟如下(1)計算車輪的利用附著系數根據輪速傳感器測得的輪速、電機實際輸出力矩以及車輪垂直載荷的大小，計算出各個車輪的利用附著系數；(2)判斷車輪的利用附著系數是否接近路面峰值附著系數如果接近峰值附著系數則取當前輪胎利用附著系數為路面峰值附著系數；如果沒有接近峰值附著系數則路面附峰值附著系數為高附著系數，并重新進行下一輪估算。
2.根據權利要求1所述的四輪驅動電動汽車的路面附著系數辨識方法，其特征在于，所述電機實際輸出力矩是通過電機驅動器測量電機電流大小，再根據電機電流確定電機當前的驅動力矩。
3.根據權利要求1所述的四輪驅動電動汽車的路面附著系數辨識方法，其特征在于，所述車輪的利用附著系數與路面峰值附著系數的比較具體方法是比較車輪當量加速度和車身加速度大小，取η＝(aw-a)/aw，其中，aw為車輪當量加速度，a為車身加速度；如果η＞η0，側取當前輪胎利用附著系數為路面峰值附著系數，并將該估算結果維持一定時間；設定的維持時間過后，將路面附著系數估算結果恢復到系統設定的高附著系數值，并重新進行下一輪估算。
全文摘要
本發明公開了一種四輪驅動電動汽車的路面附著系數辨識方法，其具體步驟如下1.計算車輪的利用附著系數根據輪速傳感器測得的輪速、電機實際輸出力矩以及車輪垂直載荷的大小，計算出各個車輪的利用附著系數；2.判斷車輪的利用附著系數是否接近路面峰值附著系數如果接近峰值附著系數則取當前輪胎利用附著系數為路面峰值附著系數；如果沒有接近峰值附著系數則路面附峰值附著系數為高附著系數，并重新進行下一輪估算。該方法能夠在輪胎與路面之間的附著系數即將達到峰值時候估算出該附著系數的大小，從而控制電機驅動力矩的大小，使得車輛穩定性控制裝置發揮更好的控制效果。
文檔編號G01M17/02GK1975375SQ200610147468
公開日2007年6月6日 申請日期2006年12月19日 優先權日2006年12月19日
發明者萬鋼, 余卓平, 左建令, 張立軍, 熊璐 申請人:上海燃料電池汽車動力系統有限公司, 萬鋼