电子差速控制系统、方法、计算机设备和计算机可读存储介质与流程

1.本发明涉及电子差速控制技术领域，尤其涉及一种电子差速控制系统及其方法、计算机设备和计算机可读存储介质。


背景技术：

2.当汽车转弯行驶时，由于内、外侧车轮的行驶轨迹不同，在相同时间内的外侧车轮要比内侧车轮的行驶距离长，从而两侧车轮的转速不同。对于分布式独立驱动的电动汽车，需通过调整各个电机的扭矩来达到需求的车轮转速，称为电子差速控制。现有电子差速控制方法普遍为以电机转速为目标的扭矩闭环控制，控制量为电机扭矩，控制算法包括闭环控制(pid)、模糊pid等。目前控制算法还具有两个问题，在算法问题方面，闭环控制虽然稳态响应较为精准，但瞬态响应往往不够理想，尤其是响应时间较长，当车辆激烈驾驶时比如高速行驶且频繁转向时，控制效果较差，另一方面，在验证方法问题上，一般用试验车跑低速工况短里程来验证算法，对主机厂量产车的全速度域覆盖与长里程行驶考虑不够。


技术实现要素：

3.发明目的：提供一种算法简单、响应时间短、通过实车标定实现全速度域覆盖的电子差速控制系统、方法、计算机设备和计算机可读存储介质。
4.技术方案：
5.一种电子差速控制系统，适于车辆的左侧电机以及右侧电机转动，包括：标定模块，用以输出车辆转弯行驶时在不同方向盘转角、不同车速状态时内外侧轮速差的调整扭矩的标定量的值；整车模块，包括整车控制器、对应连接左侧电机以及右侧电机的各电机控制器，对应连接左侧电机和右侧电机的各电动轮，所述整车控制器与各所述电机控制器连接，所述整车模块用以根据输出的调整扭矩的标定量的值，以及车辆在对应车速下匀速直线行驶时的左侧电机分配扭矩、右侧电机分配扭矩，输出车辆转弯行驶时在不同方向盘转角和不同车速下的左侧电机需求扭矩、在对应方向盘转角和对应车速下的右侧电机需求扭矩；所述整车控制器，用以输出的车辆转弯行驶时左侧电机需求扭矩、右侧电机需求扭矩，使电机控制器驱动对应左侧电机或对应右侧电机转动以调整对应电动轮转速。
6.优选的，输出车辆向左转弯行驶时在某方向盘转角以及某车速状态时左侧电机需求扭矩t
l
为：所述某车速下匀速直线行驶时的左侧电机分配扭矩t1，与车辆向左转弯行驶时所述某方向盘转角和所述某车速下的调整扭矩
△
t的标定量的差值，即t
l
＝t1‑△
t，输出车辆向左转弯行驶时在某方向盘转角以及某车速状态时右侧电机需求扭矩t
r
为：所述某车速下匀速直线行驶时的右侧电机分配扭矩t2，与车辆向左转弯行驶时所述某方向盘转角和所述某车速下的调整扭矩
△
t的标定量之和，即t
r
＝t2
△
t；输出车辆向右转弯行驶时在所述某方向盘转角以及所述某车速状态时左侧电机需求扭矩t
l
为：所述某车速下匀速直线行驶时的左侧电机分配扭矩t1，与车辆向右转弯行驶时所述某方向盘转角和所述某车速下的调整扭矩
△
t2的标定量之和，即t
l
＝t1
△
t2，输出车辆向右转弯行驶时在所述某方向盘转角
以及所述某车速状态时右侧电机需求扭矩t
r
为：所述某车速下匀速直线行驶时的右侧电机分配扭矩t2，与车辆向右转弯行驶时所述某方向盘转角和所述某车速下的调整扭矩
△
t2的标定量的差值，即t
r
＝t2‑△
t2。
7.优选的，所述整车模块还包括油门踏板，所述油门踏板的输出端与所述整车控制器连接，所述整车控制器与各所述电机控制器连接。
8.一种电子差速控制方法，适于控制车辆的左侧电机和右侧电机转速，其中，所述车辆还包括整车控制器、对应连接左侧电机以及右侧电机的各电机控制器，对应连接左侧电机和右侧电机的各电动轮，所述方法包括以下步骤：
9.对车辆进行测试，标定车辆转弯行驶时在不同方向盘转角、不同车速下的内外侧轮速差的调整扭矩并输出调整扭矩的标定量的值，实时观测内外侧车轮的滑移率，取滑移率为零时的调整扭矩的最小值为标定量的值；
10.接收输出的调整扭矩的标定量的值，并获取车辆在对应车速下匀速直线行驶时的左侧电机分配扭矩、右侧电机分配扭矩，输出车辆转弯行驶时在不同方向盘转角和不同车速下的左侧电机需求扭矩、在对应方向盘转角和对应车速下的右侧电机需求扭矩；
11.整车控制器根据输出的车辆转弯行驶时左侧电机需求扭矩、右侧电机需求扭矩，使电机控制器驱动对应左侧电机及右侧电机转动以调整对应电动轮转速。
12.优选的，对车辆进行测试还包括以下步骤：
13.在一选定场地上对车辆进行测试，令车辆以一初始车速等速行驶，方向盘向左转动一初始转角，标定在该初始车速、该初始转角下的调整扭矩并输出调整扭矩的标定量的值；
14.在初始车速下，令车辆方向盘转角在所述初始转角上依次递增为特定转角直至一最大转角，转弯瞬间车轮有滑移率大于零的情况时的特定转角为最大转角，标定每一特定转角下的调整扭矩；
15.令车辆车速在初始车速基础上依次递增为特定车速，直至最大车速，重复以上步骤，标定不同特定车速、不同特定转角下的调整扭矩并输出调整扭矩的标定量的值。
16.优选的，获取车辆向右转弯行驶时在某方向盘转角及某车速状态时的调整扭矩
△
t2的标定量的值，与车辆向左转弯行驶时在所述某方向盘转角和所述某车速状态时的调整扭矩
△
t1的标定量的值一一对应相等。
17.优选的，车辆方向盘转角的最大值为540
°
、初始转角为45
°
、特定转角的单次递增量为45
°
；车辆的最大车速为120km/h、初始车速为20km/h、特定车速的单次递增量为20km/h。
18.优选的，根据输出的车辆向左转弯行驶时在某方向盘转角以及某车速状态时左侧电机需求扭矩t
l
、在对应方向盘转角和对应车速下的右侧电机需求扭矩t
r
，采用插值法获得每个电机的调整扭矩
△
t0，输出车辆向左转弯行驶时的左侧电机需求扭矩t
l
为：所述某车速下匀速直线行驶时的左侧电机分配扭矩t1与每个电机的调整扭矩
△
t0的差值，即t
l
＝t1‑△
t0，输出右侧电机需求扭矩t
r
为所述某车速下匀速直线行驶时的右侧电机分配扭矩t2与每个电机的调整扭矩
△
t0之和，即t
r
＝t2
△
t0，输出车辆向右转弯行驶时在某方向盘转角以及某车速状态时左侧电机需求扭矩t
l
为：所述某车速下匀速直线行驶时的左侧电机分配扭矩t1，与每个电机的调整扭矩
△
t0之和，即t
l
＝t1
△
t0，输出车辆向右转弯行驶时在某方向
盘转角以及某车速状态时右侧电机需求扭矩t
r
为：所述某车速下匀速直线行驶时的右侧电机分配扭矩t2，与每个电机的调整扭矩
△
t0之和，即t
r
＝t2‑△
t0。
19.一种计算机设备，包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时实现所述方法的步骤。
20.一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现所述方法的步骤。
21.有益效果：本发明与现有技术相比，其具有的优点：
22.(1)通过整车模块实时分配车辆转弯行驶时在不同方向盘转角和不同车速下的左侧电机需求扭矩、右侧电机需求扭矩，使得车辆在弯道中稳定行驶，避免打滑工况的出现；
23.(2)该电动汽车电子差速控制方法的算法简单，响应速度快，且采用实车标定，能够充分考虑主机厂量产车的全速度域覆盖与长里程行驶的情况，即充分考虑了量产车的实际使用工况，避免当车辆高速驾驶且频繁转向时控制效果较差的问题出现。
附图说明
24.图1为电子差速控制系统的结构示意图；
25.图2为电子差速控制方法的流程示意图。
具体实施方式
26.以下结合附图，对本发明提供的技术方案做详细说明。
27.如图1所示，该电子差速控制系统适于控制车辆的左侧电机11以及右侧电机12转动，适用于分布式独立驱动的电动汽车，电动汽车可以具有四个轮边电机或轮毂电机独立驱动，或两个轮边电机或轮毂电机独立驱动，本实施例中车辆的轮边电机分为两个左侧电机11和两个右侧电机12。
28.该电子差速控制系统具有一整车模块，所述整车模块包括整车控制器5、对应连接左侧电机11以及右侧电机12的各电机控制器6，对应连接左侧电机11和右侧电机12的各电动轮4，以及油门踏板1；其中，所述油门踏板1的输出端与所述整车控制器5连接，所述整车控制器5与各电机控制器6连接，所述电机控制器6与所述左侧电机11及所述右侧电机12一一对应连接，具体为所述电机控制器6位于所述左侧电机11及所述右侧电机12内侧，所述电动轮4位于左侧电机11及右侧电机12外侧，左侧电机11及右侧电机12的输出轴与所述电动轮4连接。所述整车模块用以输出车辆转弯行驶时在不同方向盘转角和不同车速下的左侧电机需求扭矩、在对应方向盘转角和对应车速下的右侧电机需求扭矩。
29.所述电子差速控制系统还包括标定模块，通过在一选定场地上对车辆进行实车标定，所述标定模块用以输出车辆转弯行驶时在不同方向盘转角、不同车速下的内外侧轮速差的调整扭矩的标定量的值。
30.车辆在所述选定场地上进行匀速直线行驶情况下，车辆的左侧电机分配扭矩及右侧电机分配扭矩的值相对于该电动汽车电子差速控制系统而言为已知参数。
31.所述整车模块用以根据所述标定模块输出的调整扭矩的标定量的值，以及车辆在相同车速下直线行驶时的左侧电机分配扭矩、右侧电机分配扭矩，输出车辆转弯行驶时在不同方向盘转角和不同车速下的左侧电机需求扭矩、在对应方向盘转角和对应车速下的右
侧电机需求扭矩。
32.当车辆进入向左转弯工况时，输出的车辆向左转弯行驶时在某方向盘转角r0以及某车速v0状态时左侧电机需求扭矩t
l
为：所述某车速下的左侧电机分配扭矩t1，与车辆向左转弯行驶时所述某方向盘转角和所述某车速下的调整扭矩
△
t1的标定量的差值，即t
l
＝t1‑△
t1，输出的车辆向左转弯行驶时在某方向盘转角r0以及某车速v0下的右侧电机需求扭矩t
r
为：相同所述某车速下的右侧电机分配扭矩t2，与车辆向左转弯行驶时所述某方向盘转角和所述某车速下的调整扭矩
△
t1的标定量之和，即t
l
＝t1
△
t1。
33.当车辆进入向右转弯工况时，输出车辆向右转弯行驶时在所述某方向盘转角以及所述某车速状态时左侧电机需求扭矩t
l
为：所述某车速下匀速直线行驶时的左侧电机分配扭矩t1，与车辆向右转弯行驶时所述某方向盘转角和所述某车速下的调整扭矩
△
t2的标定量之和，即t
l
＝t1
△
t2，输出车辆向右转弯行驶时在所述某方向盘转角以及所述某车速状态时右侧电机需求扭矩t
r
为：所述某车速下匀速直线行驶时的右侧电机分配扭矩t2，与车辆向右转弯行驶时所述某方向盘转角和所述某车速下的调整扭矩
△
t2的标定量的差值，即t
r
＝t2‑△
t2。
34.所述整车控制器5用以输出的车辆转弯行驶时左侧电机需求扭矩t
l
、右侧电机需求扭矩t
r
，使所述电机控制器6驱动对应左侧电机及右侧电机转动以调整对应电动轮4转速，以使得车辆在实际路况下尤其在弯道中进行平稳行驶前进。
35.本发明还提供一种电子差速控制方法，适于控制车辆的左侧电机11和右侧电机12转动，具体适于利用所述电子差速控制系统控制左侧电机11及右侧电机12转动，其中，所述车辆还包括整车控制器5、对应连接左侧电机11以及右侧电机12的各电机控制器6，对应连接左侧电机11和右侧电机12的各电动轮4，以下对电子差速控制方法的具体步骤进行叙述：
36.(1)对车辆进行测试，标定车辆转弯行驶时在不同方向盘转角、不同车速下的内外侧轮速差的调整扭矩
△
t并输出调整扭矩
△
t的标定量的值，实时观测内外侧车轮的滑移率，取滑移率为零时的调整扭矩的最小值为标定量的值；其中，
37.在步骤(1)中，调整扭矩的标定方法还包括以下具体步骤：
38.(11)在一选定场地对车辆进行测试，令车辆以一初始车速v1等速行驶，方向盘向左转动一初始转角r1，标定在该初始车速v1、该初始转角r1下的调整扭矩
△
t，通过实时观测内外侧车轮的滑移率s，取滑移率s为零时的调整扭矩
△
t的最小值为标定量的值，输出调整扭矩
△
t的标定量的值。
39.(12)在初始车速v1下，令车辆方向盘转角在所述初始转角r1上依次递增为特定转角r直至一最大转角r
max
，标定每一特定转角r下的调整扭矩
△
t，通过实时观测内外侧车轮的滑移率s，取滑移率s为零时的调整扭矩
△
t的最小值为标定量的值，输出调整扭矩
△
t的标定量的值；其中，转弯瞬间车轮有滑移率s大于零的情况时的特定转角r为最大转角r
max
。
40.(13)令车辆车速在初始车速v1基础上依次递增为特定车速v，直至最大车速v
max
，重复以上两个步骤，标定不同特定车速、不同特定转角下的调整扭矩
△
t并输出标定量的值；
41.在步骤(11)～(13)中，所述选定场地为干燥沥青面，车辆方向盘转角的最大值即最大转角r
max
为540
°
，方向盘转角的初始转角r1为45
°
、r特定转角的单次递增量
△
r为45
°
，车辆的最大车速v
max
为120km/h、初始车速v1为20km/h、特定车速v的单次递增量
△
v为20km/
h。例如，特定车速v依次设为：20km/h、40km/h、60km/h、80km/h、100km/h、120km/h，车辆向左转向的方向盘转角依次设为：0、
‑
45
°
、
‑
90
°
、
……
、
‑
495
°
、
‑
540
°
，车辆向右转向的方向盘转角依次设为：0、45
°
、90
°
、
……
、495
°
、540
°
，即向左转向的方向盘转角、向右转向的方向盘转角均呈等差数列且公差均为45
°
。
42.步骤(1)还包括以下具体步骤：
43.(14)获取向右转弯行驶时在某方向盘转角及某车速状态时的调整扭矩δt2的标定量的值，调整扭矩δt2的标定量的值与车辆向左转弯行驶时在所述某方向盘转角和所述某车速状态时的调整扭矩δt1的标定量的值的相等；其中，车辆向右转弯行驶时特定车速与车辆向左转弯行驶时特定车速一一对应相等，车辆向右转弯行驶时的特定转角的值与车辆向左转弯行驶时的特定转角的值一一对应相等且方向相反。
44.根据上述步骤(11)～(13)，标定出车辆方向盘转角向右转向时在不同特定转角和不同车速下的内外侧轮速差的调整扭矩且输出调整扭矩δt的标定量的值。
45.根据以上步骤获得车辆转弯行驶时在不同车速v0、不同方向盘转角r0下的调整扭矩δt的标定量的值如表一所示，表一为车辆转弯行驶时在不同方向盘转角、不同车速下的调整扭矩δt的标定量的值，横向表示方向盘转角(
°
)，纵向表示车速(km/h)；
46.表一：车辆转弯行驶时不同方向盘转角及不同车速下的调整扭矩标定量
47.ꢀ‑
540
°‑
495
°…‑
90
°‑
45
°
045
°
90
°…
495
°
540
°
20
ꢀꢀꢀꢀꢀ0ꢀꢀꢀꢀꢀ
40
ꢀꢀꢀꢀꢀ0ꢀꢀꢀꢀꢀ
60
ꢀꢀꢀꢀꢀ0ꢀꢀꢀꢀꢀ
80
ꢀꢀꢀꢀꢀ0ꢀꢀꢀꢀꢀ
100
ꢀꢀꢀꢀꢀ0ꢀꢀꢀꢀꢀ
120
ꢀꢀꢀꢀꢀ0ꢀꢀꢀꢀꢀ
48.(2)接收输出的调整扭矩δt的标定量的值，并获取车辆在对应车速下匀速直线行驶时的左侧电机分配扭矩t1、右侧电机分配扭矩t2，输出车辆转弯行驶时在不同方向盘转角和不同车速下的左侧电机需求扭矩t
l
、在对应方向盘转角和对应车速下的右侧电机需求扭矩tr；
49.在步骤(2)中，在获取车辆在对应车速下直线行驶时的左侧电机分配扭矩t1、右侧电机分配扭矩t2的步骤中，所述整车控制器5用以根据分布式独立驱动控制算法输出车辆在等速直线行驶时的左侧电机分配扭矩t1和右侧电机分配扭矩t2；步骤(2)还包括以下步骤：
50.(21)采用插值法获得每个左侧电机11和每个右侧电机12的调整扭矩
△
t0，输出车辆向左转弯行驶时在某方向盘转角以及某车速状态时左侧电机需求扭矩t
l
为：所述某车速下匀速直线行驶时的左侧电机分配扭矩t1，与每个电机的调整扭矩
△
t0的差值，即t
l
＝t1‑△
t0，输出车辆向左转弯行驶时在某方向盘转角以及某车速状态时右侧电机需求扭矩t
r
为：所述某车速下匀速直线行驶时的右侧电机分配扭矩t2，与每个电机的调整扭矩
△
t0之和，即t
r
＝t2
△
t0，输出车辆向右转弯行驶时在某方向盘转角以及某车速状态时左侧电机需求扭矩t
l
为：所述某车速下匀速直线行驶时的左侧电机分配扭矩t1，与每个电机的调整扭矩
△
t0之和，即t
l
＝t1
△
t0，输出车辆向右转弯行驶时在某方向盘转角以及某车速状态时右侧电
机需求扭矩t
r
为：所述某车速下匀速直线行驶时的右侧电机分配扭矩t2，与每个电机的调整扭矩
△
t0之和，即t
r
＝t2‑△
t0。
51.(3)整车控制器5根据输出的车辆转弯行驶时左侧电机需求扭矩、右侧电机需求扭矩，使电机控制器6驱动对应左侧电机以及右侧电机转动以调整对应电动轮4转速。
52.所述电子差速控制方法，通过采用整车模块实时分配车辆转弯行驶时在不同方向盘转角和不同车速下的左侧电机需求扭矩、右侧电机需求扭矩；具体通过实车标定方法获得不同方向盘转角、不同车速下的内外侧轮速差的调整扭矩，且根据内外侧车轮的滑移率来确定调整扭矩的标定量的值，通过整车模块实时分配车辆转弯行驶时在不同方向盘转角和不同车速下的左侧电机需求扭矩、右侧电机需求扭矩，来驱动左侧电机11及右侧电机12转动以调整对应电动轮转速，从而保证车辆转弯行驶工况时转向行驶平稳快速，且可以避免打滑工况的出现。
53.本发明还提供一种计算机设备，包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时实现所述方法的步骤。
54.本发明还提供一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现所述的方法的步骤。
55.所述电子差速控制系统、方法、计算机设备和计算机可读存储介质，采用算法简单，响应速度快，一个运行周期即可计算出需求扭矩，避免了闭环控制响应时间较长的问题，采用实车标定，能够充分考虑主机厂量产车的全速度域覆盖与长里程行驶的情况，充分考虑了量产车的实际使用工况；避免当车辆高速驾驶且频繁转向时控制效果较差的问题出现。