基于四轮轮边驱动电动车的路面附着系数估算方法

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1、万方数据万方数据汽车工程2007年(第29卷)第2期A=』‘"鲫一钉)／"掣(秽w>钉’(4)【(秽。一秽)／口(凹。<口)式中秽为车速；％为当量轮速(”。=龆，R为车轮滚动半径)；M为整车质量；M。为车轮当量质量(M。=L／R2，L为车轮转动惯量)；凡为地面驱动力；F。为当量电机驱动力(F。=L／R，L为电机驱动力矩)；肛为利用附着系数；Ⅳ为轮胎垂直载荷；A为滑移率。各种路面上的肛一A曲线如图2所示，当驱动力矩突然增大或者路面峰值附着系数突然减小时，滑移率会迅速增大，轮胎发生滑转，路面驱动力n减小。同时随着滑移率的增大

2、，轮胎的侧向附着性能也变差，车辆稳定性降低，在小的外力扰动下就会失稳，因而要避免车轮打滑的发生。气一厂一、＼沥青路面＼＼O．5厂～＼迫楚～～塑避～～一1一O．50O．5l～～——～～—／～＼／一0．5制动‘驱动—＼／．1图2各种路面下典型的肛一A曲线2附着系数估算算法当轮胎处于p—A曲线的稳定附着区域，且利用附着系数远小于当前路面的峰值附着系数时，可以不必关心路面附着系数的大小。只要在轮胎的利用附着系数接近于肛一A曲线的峰值时控制系统就能对该附着状态和附着系数进行识别，并快速控制电机驱动力矩，防止车轮滑转和车辆失稳。首先

3、要对车辆行驶状态进行估计，当系统判断轮胎即将达到肛一A曲线的峰值时，对利用路面附着系数进行估算，将估算结果作为路面峰值附着系数，并根据该附着系数对车辆驱动力矩进行控制。2．1利用附着系数的估算在忽略轮胎滚动阻力的情况下，可以根据式(5)和式(6)对利用附着系数进行实时观测。Fd=0Tm—l。玉、)／R弘=Fa／N在车辆实际行驶中由于加速度的存在而发生轴荷转移。可根据测量或估算的纵向、侧向加速度计算轴荷转移。实际轴荷可通过式(7)估算得到。妒Mg志城。志蜥，‰％=堍页砉酉一胁；页三可+蛳，刍F以=Mg菇高尚。志蜥，‰L：垤

4、玎i酉+胁，玎刍酉+胍，刍(7)式中％、％、巧；、只，，分别为左前、右前、左后、右后轮的垂直载荷，口、6分别是质心到前后轴的距离，克。为质心高度，％、秽，分别为车辆纵向、侧向速度，B为轮距，g为重力加速度。2．2附着系数估算算法分析下面对车辆驱动过程(秽。>秽)进行分析。驱动过程中有A：!!(8)移埘△A；羹耋；F纛萼于；。一禽蘑薹要鬟餮毫二；墨io÷UoU女ji≤§4奢霸霎羹

5、

6、薹筘蠹菊矧萎霹建罕誊篓：妻巍型雾一鬻一目黧黎未鬻i糯i鬟錾誊一霾；霾黧篓繁毳蚕j纛蠢慧塑囊零霎錾萋蒸冀；囊羹釜鍪雾羹委鋈emforHy6rid

7、E1ectricVehi—cles[c]．InPmc．ofEVsl9，2002．[6]KimT，I七eH，KimH．SimulinkModelingofPa瑚lllelHybridCVTVehicleandPe面蛐aIlceAnalysis[c]．GlobalPowertraincon．gress，usA1998．(上接第148页)从实测的应力频谱分析发现，半轴的频响一般在3．5Hz左右，属于窄带过程，比较适合室内试验。由表1可见，驱动桥半轴的理论计算强化系数与实测的强化系数没有严格一致。这是由于汽车通常在恶劣的变幅载荷

8、工况下行驶，其半轴载荷谱的采集、处理等每个技术环节涉及的因素很多，难以完万方数据万方数据汽车工程2007年(第29卷)第2期褥楼艇己罢幽辑瑙悱时间／s图7电机驱动力矩时间历程时间／s图8滑移率时间历程时间／s图9轮速车速时I司历程车辆处于稳定附着状态后系统将不能对路面峰值附着系数进行估算，因而车辆一旦从低附着系数路面上驶过，控制系统将根据该低附着系数对驱动力矩进行控制，即使后来车辆行驶到高附着系数路面上也无法增大驱动力矩，这样将大大损失车辆的动力性能，甚至失去动力性。为了解决这一问题，每次成功识别路面附着系数并实施防滑控

9、制的几秒钟后，系统要将附着系数识别结果恢复(或逐渐恢复)到系统设定的高附着系数，从而可以继续增大驱动力矩，并在必要时对附着系数重新识别。这样就可以避免由于路面附着系数识别的非实时陛而降低车辆动力性。该识别算法只能在打滑的初始阶段(图10中A区，其白尺》移)对路面附着系数进行识别。在轮速很大而车轮角加速度较小的情况下(图10中B区)系统不能判断出轮胎的滑移状态，从而无法识别路面附着系数。因而该识别算法具有一定的局限性，需要与其它防滑算法结合使用。专重国篷瑙讲／／”一⋯＼二鬟}

10、厶匿B区＼、～’一、、-二一／．／’图10无控

11、制时的轮速车速对比3车速估算为了减小上述路面附着系数估算误差和单纯根据路面附着系数估算结果进行防滑控制的不足，根据估算的车速和滑移率对路面估算和防滑控制进行纠正，从而得到更好的防滑效果。图11为采用车速估算的防滑控制结构框图，％为驾驶员踏板指令，彤为防滑系统计算得到的电机力矩指令，∞为轮速，应为路面峰值附着系数估算值