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      一種用于多擋位電動(dòng)車輪驅(qū)動(dòng)車輛的換擋控制方法與流程

      文檔序號(hào):11189379閱讀:979來(lái)源:國(guó)知局
      一種用于多擋位電動(dòng)車輪驅(qū)動(dòng)車輛的換擋控制方法與流程

      本發(fā)明涉及一種混合動(dòng)力及電動(dòng)車輛控制技術(shù)領(lǐng)域的方法,具體講涉及一種用于多擋位電動(dòng)車輪驅(qū)動(dòng)車輛的換擋控制方法。



      背景技術(shù):

      隨著電力電子技術(shù)、控制技術(shù)、永磁同步電機(jī)、機(jī)電系統(tǒng)集成等技術(shù)的發(fā)展,電動(dòng)車輪在混合動(dòng)力領(lǐng)域及電動(dòng)車輛中得到了廣泛的應(yīng)用。中、輕型車輛的電動(dòng)車輪,大都采用“外轉(zhuǎn)子電機(jī)”或“內(nèi)轉(zhuǎn)子電機(jī)+減速器”的單一擋位方案;而重型車輛或特殊用途車輛由于在爬坡度、加速時(shí)間和最高車速等多方面的性能需求,其電動(dòng)車輪中需采用多擋(一般為兩擋)變速機(jī)構(gòu),以實(shí)現(xiàn)在有限的空間、重量約束下,盡可能地?cái)U(kuò)大電動(dòng)車輪的有效性能區(qū)間,保證電機(jī)始終在高效率區(qū)工作。

      對(duì)于采用多擋位電動(dòng)車輪驅(qū)動(dòng)的車輛,由于其每個(gè)車輪都存在多擋位的變速機(jī)構(gòu),因此在行進(jìn)間換擋過(guò)程中存在各個(gè)電動(dòng)車輪之間的協(xié)調(diào)控制問(wèn)題。車輛換擋過(guò)程中的沖擊力、時(shí)間和摩擦力會(huì)對(duì)車輛行駛產(chǎn)生影響,尤其是多擋車輛,對(duì)換擋控制的方法要求較高;每個(gè)電動(dòng)車輪都有兩個(gè)以上的擋位,若對(duì)各個(gè)車輪的換擋操作不協(xié)調(diào),則有可能導(dǎo)致整車動(dòng)力性、經(jīng)濟(jì)性和操縱性的下降,嚴(yán)重的話甚至?xí)斐上到y(tǒng)部件的損壞?,F(xiàn)有技術(shù)的換擋控制方法是針對(duì)單擋車輛,且僅分析單一換擋車輪對(duì)象的協(xié)調(diào)換擋,沒(méi)有考慮到多擋車輛換擋控制動(dòng)力中斷的影響。因此,對(duì)于采用多擋位電動(dòng)車輪的車輛,需要保證在車輛行駛過(guò)程中各個(gè)車輪的協(xié)調(diào)換擋,盡量減少車輛的動(dòng)力中斷,并保證換擋的平順性,這就需要提供一種高要求的針對(duì)整車的換擋控制方法。



      技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素:

      為克服現(xiàn)有技術(shù)的不足,本發(fā)明提供一種用于多擋位電動(dòng)車輪驅(qū)動(dòng)車輛的換擋控制方法。

      技術(shù)方案:

      一種用于多擋位電動(dòng)車輪驅(qū)動(dòng)車輛的換擋控制方法,其特征在于,所述控制方法包括如下步驟:

      步驟s1:控制器根據(jù)接收的信息和當(dāng)前電動(dòng)車輪的擋位信息判斷是否需要進(jìn)行升擋或降擋操作,若需要換擋,向電動(dòng)車輪發(fā)送換擋指令并由第k軸開(kāi)始進(jìn)入下一步換擋過(guò)程,所述k初始值為1;

      步驟s2:接收換擋指令的電動(dòng)車輪驅(qū)動(dòng)電機(jī)輸出零轉(zhuǎn)矩,同時(shí)整車的需求轉(zhuǎn)矩進(jìn)行重新優(yōu)化分配;

      步驟s3:第k軸兩側(cè)電動(dòng)車輪的驅(qū)動(dòng)電機(jī)進(jìn)入零轉(zhuǎn)矩輸出模式之后,電動(dòng)車輪控制器操縱各自的換擋執(zhí)行機(jī)構(gòu)掛入空擋;

      步驟s4:第k軸兩側(cè)電動(dòng)車輪掛入空擋之后,其驅(qū)動(dòng)電機(jī)進(jìn)入調(diào)速模式,使電機(jī)轉(zhuǎn)速與各自的車輪轉(zhuǎn)速能夠在目標(biāo)擋位下相匹配;

      步驟s5:第k軸兩側(cè)電動(dòng)車輪的驅(qū)動(dòng)電機(jī)完成調(diào)速之后,電動(dòng)車輪控制器操縱各自的換擋執(zhí)行機(jī)構(gòu)換入目標(biāo)擋位;

      步驟s6:第k軸兩側(cè)電動(dòng)車輪換入目標(biāo)擋位之后,令k=k+1,并判斷電動(dòng)車輪是否全部完成換擋過(guò)程,若未全部完成換擋,則重復(fù)進(jìn)行步驟s2至s5的流程;若全部完成換擋,則重新優(yōu)化分配各個(gè)車輪的輸出轉(zhuǎn)矩,使所有車軸上的電動(dòng)車輪在當(dāng)前的新?lián)跷幌鹿餐敵鲛D(zhuǎn)矩驅(qū)動(dòng)車輛,整個(gè)換擋過(guò)程結(jié)束。

      優(yōu)選地,所述換擋控制方法基于“同軸車輪同步換擋,不同軸車輪交替換擋”的策略來(lái)實(shí)施。

      優(yōu)選地,所述步驟s1中控制器接收的信息包括:駕駛模式輸入指令和車輛狀態(tài)信息;

      所述駕駛模式輸入指令指駕駛員對(duì)車輛的操作信號(hào),包括:駕駛員的油門踏板信號(hào)和制動(dòng)踏板信號(hào);

      所述車輛狀態(tài)信息包括車輛行駛的時(shí)速、行駛方向等。

      優(yōu)選地,所述步驟s2中的所述驅(qū)動(dòng)電機(jī)輸出零轉(zhuǎn)矩具體是第k軸左右兩側(cè)電動(dòng)車輪的驅(qū)動(dòng)電機(jī)輸出零轉(zhuǎn)矩;

      所述整車的需求轉(zhuǎn)矩在除第k軸外的其他各車軸之間進(jìn)行重新優(yōu)化分配。

      優(yōu)選地,所述步驟s2中將整車的需求轉(zhuǎn)矩在除第k軸以外的其他各車軸之間進(jìn)行重新優(yōu)化分配,即各電機(jī)的輸出轉(zhuǎn)矩滿足:

      tkl=tkr=0(1)

      式(1)表示第k軸左右側(cè)電機(jī)輸出零轉(zhuǎn)矩,式(2)表示為了使整車換擋平順且動(dòng)力不中斷,其余各車軸的電動(dòng)車輪的驅(qū)/制動(dòng)轉(zhuǎn)矩重新分配所需要滿足的約束條件,tdesired為根據(jù)駕駛員意圖識(shí)別的整車需求轉(zhuǎn)矩。

      優(yōu)選地,所述步驟s4中的電機(jī)轉(zhuǎn)速與各自的車輪轉(zhuǎn)速能夠在目標(biāo)擋位下相匹配,即兩側(cè)電機(jī)轉(zhuǎn)速和車輪轉(zhuǎn)速滿足:

      nkl_motor=i”nkl_wheel(3)

      nkr_motor=i”nkr_wheel(4)

      其中nkl_motor和nkr_motor分別為第k軸左右兩側(cè)電動(dòng)車輪的電機(jī)轉(zhuǎn)速,nkl_wheel和nkr_wheel分別為第k軸左右兩側(cè)電動(dòng)車輪的轉(zhuǎn)速。

      優(yōu)選地,所述步驟s6中的所述判斷電動(dòng)車輪是否全部完成換擋過(guò)程具體是判斷n個(gè)車軸上的全部電動(dòng)車輪是否都完成了換擋過(guò)程;

      所述重新優(yōu)化分配各個(gè)車輪的輸出轉(zhuǎn)矩具體是根據(jù)整車的轉(zhuǎn)矩分配策略對(duì)各個(gè)車輪的輸出轉(zhuǎn)矩進(jìn)行重新優(yōu)化分配。

      優(yōu)選地,所述多擋位電動(dòng)車輪包括:電機(jī)1、多擋減速機(jī)構(gòu)2、輪輞輪胎3、制動(dòng)器4、電動(dòng)車輪控制器5。

      優(yōu)選地,所述采用多擋位電動(dòng)車輪驅(qū)動(dòng)的n軸(n≥2)車輛包括:車體、第1軸左側(cè)電動(dòng)車輪、第1軸右側(cè)電動(dòng)車輪、第2軸左側(cè)電動(dòng)車輪、第2軸右側(cè)電動(dòng)車輪、……第n軸左側(cè)電動(dòng)車輪、第n軸右側(cè)電動(dòng)車輪。所述電動(dòng)車輪通過(guò)懸架與車輛車體相連接。

      與現(xiàn)有技術(shù)相比,本發(fā)明具有以下有益效果:

      現(xiàn)有的電動(dòng)車輪或輪邊電驅(qū)動(dòng)系統(tǒng),其從電機(jī)到輪胎的傳動(dòng)方案大多數(shù)都是基于單一擋位固定減速比。國(guó)內(nèi)外只有極少數(shù)采用多擋位變速方案的電動(dòng)車輪產(chǎn)品或?qū)@湓陔姍C(jī)尺寸和整體效率、車輪輸出的轉(zhuǎn)矩和轉(zhuǎn)速范圍等性能指標(biāo)方面優(yōu)于單一擋位的電動(dòng)車輪方案。

      本發(fā)明提出的控制方法,通過(guò)對(duì)車輛各車軸上的電動(dòng)車輪的換擋過(guò)程進(jìn)行統(tǒng)一調(diào)度,一方面使不同軸上的電動(dòng)車輪交替換擋,另一方面使同一軸上左右兩側(cè)的電動(dòng)車輪盡量實(shí)現(xiàn)同步換擋,在此基礎(chǔ)上配合轉(zhuǎn)矩補(bǔ)償再分配策略,將處于換擋過(guò)程中的電動(dòng)車輪的轉(zhuǎn)矩輸出需求分配至其他未處于換擋過(guò)程的電動(dòng)車輪。該技術(shù)方案能夠避免換擋過(guò)程中的車輛動(dòng)力中斷,保證換擋的平順性,將各車輪換擋不同步所造成的不利影響降至最低。

      本發(fā)明所提出的控制方法也適用于具有多擋位的輪邊電驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)及其驅(qū)動(dòng)的車輛,并具有相同的實(shí)施優(yōu)勢(shì)和有益效果。即對(duì)于所有具有多擋位變速功能的分布式獨(dú)立電驅(qū)動(dòng)系統(tǒng),本發(fā)明所提出的控制方法均能夠?qū)崿F(xiàn)其協(xié)調(diào)換擋過(guò)程。

      附圖說(shuō)明

      圖1為本發(fā)明技術(shù)方案實(shí)施所基于的多擋位電動(dòng)車輪的結(jié)構(gòu)示意圖。

      圖2為本發(fā)明技術(shù)方案實(shí)施所基于的采用多擋位電動(dòng)車輪驅(qū)動(dòng)車輛的結(jié)構(gòu)示意圖。

      圖3為本發(fā)明技術(shù)方案的控制方法流程圖。

      具體實(shí)施方式

      為使本發(fā)明的目的、內(nèi)容和優(yōu)點(diǎn)更加清楚,下面結(jié)合附圖和實(shí)施例,對(duì)本發(fā)明的具體實(shí)施方式作進(jìn)一步詳細(xì)描述。

      為解決現(xiàn)有的技術(shù)需求,本發(fā)明提供一種用于多擋位電動(dòng)車輪驅(qū)動(dòng)車輛的換擋控制方法,

      其特征在于,所述方法基于“同軸車輪同步換擋,不同軸車輪交替換擋”的策略來(lái)實(shí)施。

      所述多擋位電動(dòng)車輪如圖1所示,包括:電機(jī)1、多擋變速機(jī)構(gòu)2、輪輞輪胎3、制動(dòng)器4、電動(dòng)車輪控制器5;所述電機(jī)1的動(dòng)力輸出經(jīng)由多擋變速機(jī)構(gòu)2,驅(qū)動(dòng)輪輞輪胎3;所述制動(dòng)器4用于在輪輞輪胎側(cè)產(chǎn)生機(jī)械制動(dòng)力,或在電機(jī)側(cè)產(chǎn)生機(jī)械制動(dòng)力;所述電動(dòng)車輪控制器5用于驅(qū)動(dòng)電機(jī)、控制換擋執(zhí)行機(jī)構(gòu)、操縱制動(dòng)器、以及監(jiān)控電動(dòng)車輪運(yùn)行狀態(tài)。或者,所述制動(dòng)器4也可由整車液壓制動(dòng)管路統(tǒng)一操縱控制。

      所述采用多擋位電動(dòng)車輪驅(qū)動(dòng)的n軸(n≥2)車輛如圖2所示,按照與本專利相關(guān)功能的范疇劃分包括:車體,第1軸左側(cè)電動(dòng)車輪、第1軸右側(cè)電動(dòng)車輪、第2軸左側(cè)電動(dòng)車輪、第2軸右側(cè)電動(dòng)車輪、……第n軸左側(cè)電動(dòng)車輪、第n軸右側(cè)電動(dòng)車輪。所述各個(gè)電動(dòng)車輪通過(guò)懸架(獨(dú)立懸架、半獨(dú)立懸架、非獨(dú)立懸架)與車體相連接。

      本發(fā)明提出的控制方法的流程圖如附圖3所示,所述控制方法包括如下步驟:

      步驟s1:整車控制器接收駕駛員的油門踏板和制動(dòng)踏板信號(hào),綜合可能存在的駕駛模式輸入指令,判斷識(shí)別駕駛員的駕駛意圖,并根據(jù)采集到的車速等車輛狀態(tài)信息,結(jié)合當(dāng)前電動(dòng)車輪的擋位信息判斷是否需要電動(dòng)車輪進(jìn)行升擋或降擋操作,若需要換擋,則由k=1開(kāi)始,從步驟s2進(jìn)入換擋過(guò)程。記當(dāng)前擋位的傳動(dòng)比為i',目標(biāo)擋位的傳動(dòng)比為i”;記n個(gè)車軸上左右兩側(cè)電動(dòng)車輪的電機(jī)輸出轉(zhuǎn)矩分別為t1l,t1r,t2l,t2r,……,tnl,tnr,下標(biāo)中的數(shù)字1,2,……n用于標(biāo)示各個(gè)車軸,字母l和r用于標(biāo)示左側(cè)和右側(cè)車輪。

      步驟s2:控制策略向各電動(dòng)車輪發(fā)送指令,使其驅(qū)/制動(dòng)轉(zhuǎn)矩進(jìn)行重新分配:第k軸的左右側(cè)電機(jī)輸出零轉(zhuǎn)矩,同時(shí)將整車的需求轉(zhuǎn)矩在除第k軸以外的其他各車軸之間進(jìn)行重新優(yōu)化分配,即各電機(jī)的輸出轉(zhuǎn)矩滿足

      tkl=tkr=0(1)

      式(1)表示第k軸左右側(cè)電機(jī)輸出零轉(zhuǎn)矩,式(2)表示為了使整車換擋平順且動(dòng)力不中斷,其余各車軸的電動(dòng)車輪的驅(qū)/制動(dòng)轉(zhuǎn)矩重新分配所需要滿足的約束條件,tdesired為根據(jù)駕駛員意圖識(shí)別的整車需求轉(zhuǎn)矩。

      步驟s3:第k軸兩側(cè)電動(dòng)車輪的驅(qū)動(dòng)電機(jī)進(jìn)入零轉(zhuǎn)矩輸出模式之后,電動(dòng)車輪控制器操縱各自的換擋執(zhí)行機(jī)構(gòu)掛入空擋。

      步驟s4:第k軸兩側(cè)電動(dòng)車輪掛入空擋之后,其驅(qū)動(dòng)電機(jī)進(jìn)入調(diào)速模式,使電機(jī)轉(zhuǎn)速與各自的車輪轉(zhuǎn)速能夠在目標(biāo)擋位下相匹配,即兩側(cè)電機(jī)轉(zhuǎn)速和車輪轉(zhuǎn)速滿足

      nkl_motor=i”nkl_wheel(3)

      nkr_motor=i”nkr_wheel(4)

      其中nkl_motor和nkr_motor分別為第k軸左右兩側(cè)電動(dòng)車輪的電機(jī)轉(zhuǎn)速,nkl_wheel和nkr_wheel分別為第k軸左右兩側(cè)電動(dòng)車輪的轉(zhuǎn)速。

      步驟s5:第k軸兩側(cè)電動(dòng)車輪的驅(qū)動(dòng)電機(jī)完成調(diào)速之后,電動(dòng)車輪控制器操縱各自的換擋執(zhí)行機(jī)構(gòu)換入目標(biāo)擋位。

      步驟s6:第k軸兩側(cè)電動(dòng)車輪換入目標(biāo)擋位之后,令k=k+1,并判斷是否n個(gè)車軸上的全部電動(dòng)車輪都完成了換擋過(guò)程,若未全部完成換擋,則重復(fù)進(jìn)行步驟s2至s5的流程;若全部完成換擋,則根據(jù)整車的轉(zhuǎn)矩分配策略對(duì)各個(gè)車輪的輸出轉(zhuǎn)矩進(jìn)行重新優(yōu)化分配,使所有車軸上的電動(dòng)車輪在當(dāng)前的新?lián)跷幌鹿餐敵鲛D(zhuǎn)矩驅(qū)動(dòng)車輛,整個(gè)換擋過(guò)程結(jié)束。

      最后應(yīng)當(dāng)說(shuō)明的是:以上所述實(shí)施例僅是本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式而非對(duì)其保護(hù)范圍的限制,盡管參照上述實(shí)施例對(duì)本申請(qǐng)進(jìn)行了詳細(xì)的說(shuō)明,所屬領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解:本領(lǐng)域技術(shù)人員閱讀本申請(qǐng)后依然可對(duì)申請(qǐng)的具體實(shí)施方式進(jìn)行種種變更、修改或者等同替換,但這些變更、修改或者等同替換,均在申請(qǐng)待批的權(quán)利要求保護(hù)范圍之內(nèi)。

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