四轮毂电机驱动电动汽车节能转矩分配系统及其控制方法

1.本发明涉及车辆控制技术领域，具体地，涉及一种四轮毂电机驱动电动汽车节能转矩分配系统及其控制方法。


背景技术：

2.目前，全球汽车正在进行电动化转型，电动汽车构型众多，分布式驱动电动汽车通过四个电机获取动力，包括：轮毂电机，轮边电机等形式。轮毂电机驱动的电动汽车减少了汽车的传动机构，直接驱动车轮运动，结构紧凑，传动效率高，电机既是信息单元又是执行单元，通过扭矩矢量分配技术，使电机工作在高效区间，既可以提高操纵稳定性，又可以降低能效。
3.电动汽车制动时，车轮带动电机旋转产生反电动势，在回路中产生电流，从而轮毂电机产生制动力矩，电流流向电池后实现对电池的充电，通过对再生制动力矩合理分配，可实现对制动能量的高效回收。
4.因此设计合理高效的控制策略，使电动汽车在驱动和制动过程中节约能量，延长续航里程，对电动汽车的产业化具有重要意义。


技术实现要素：

5.鉴于此，本发明提供了一种四轮毂电机驱动电动汽车节能系统及其转矩控制方法，能够减少能量消耗，提高电动汽车的续航里程。
6.为实现上述技术目的，本发明提供如下技术方案：一种四轮毂电机驱动电动汽车节能转矩分配系统，其特征在于，包括：整车控制器vcu、两个ebs控制器、四个电机控制器mcu，所述整车控制器vcu分别与ebs控制器、电机控制器mcu连接，每个电机控制器mcu连接一个轮毂电机，所述轮毂电机设置于轮毂上；每个ebs控制器分别连接两个液压制动模块，液压制动模块用于各个车轮的制动。
7.进一步地，所述整车控制器vcu分别与电机控制器mcu、ebs控制器通过can总线连接。
8.进一步地，本发明还提供了一种所述的四轮毂电机驱动电动汽车节能转矩分配系统的控制方法，具体包括如下步骤：
9.步骤1、当接收到驾驶员需求时，对行驶工况进行判断，若为驱动信号，则进入驱动行驶状态，根据电动汽车速度以及驾驶员所需求的扭矩查表得到四个轮毂电机的最优转矩分配系数；否则，执行步骤3；
10.步骤2、整车控制器vcu将查询到的四个轮毂电机的最优转矩分配系数发送到各自的电机控制器mcu，电机控制器mcu控制轮毂电机的输出驱动转矩，分配至各个车轮；
11.步骤3、若为制动信号，进入制动行驶状态，根据电动汽车速度以及驾驶员需求的制动力矩查表得到最优制动器制动力分配系数β，β为前制动器制动力占汽车总制动器制动力的比例；
12.步骤4、根据最优制动器制动力分配系数β以及驾驶员需求的制动力矩获得前轴制动力矩，将驾驶员需求的制动力矩结合1-β获得后轴制动力矩，将前轴制动力矩平均分配到前轴车轮中，将后轴制动力矩平均分配到后车轮中，得到各个车轮所需的制动力矩；
13.步骤5、若电动汽车的电池soc值在90％以下，整车控制器vcu判断各个车轮所需要的制动力矩是否小于mcu控制器产生的轮毂电机的再生制动力矩，若小于，则各个车轮所需的制动力矩全部由轮毂电机的再生制动力矩提供，否则，各个车轮所需的制动力矩由轮毂电机的最大再生制动力矩和ebs控制器产生的摩擦制动力矩叠加提供；若电动汽车的电池soc值大于90％，各个车轮所需的制动力矩全部由ebs控制产生的摩擦制动力矩提供；
14.步骤6、当电动汽车速度变化时，整车控制器vcu根据电动汽车速度以及驾驶员需求的制动力矩查表更新最优制动器制动力分配系数β，重复步骤4-5，直至制动结束。
15.进一步地，四电机的最优转矩矢量分配系数的获取过程为：以最小化四个轮毂电机功率损失为优化目标，基于电机效率图通过遗传-粒子群优化算法离线优化，得到不同期望转矩和电动汽车速度下四轮毂电机的最优转矩矢量分配系数。
16.进一步地，所述四轮毂电机的最优转矩矢量分配系数的获取过程具体为：
17.步骤1.1、在电机效率图上根据每个车轮转速和车轮分配的转矩系数分配的转矩，查询轮毂电机的工作效率，结合车轮转速、车轮分配的转矩系数以及驾驶员所需求转矩，计算轮毂电机的输出功率pi：
[0018][0019]
其中，i＝1，2，3，4表示车轮索引，1表示左前轮，2表示右前轮，3表示左后轮，4表示右后轮，ni为第i个车轮转速，pi表示第i个车轮所分配的转矩系数，td表示驾驶员所需求转矩，ηi表示第i个轮毂电机工作效率；
[0020]
步骤1.2、将某一电动汽车速度及某一驾驶员所需求转矩下的四个车轮所分配的转矩系数组成的四维向量作为粒子{pi}，设置某一电动汽车速度及某一驾驶员所需求转矩下的粒子群规模、粒子的最大迭代次数，将四个轮毂电机的输出功率总和作为粒子适应度值；
[0021]
步骤1.3、将适应度值最小的粒子作为领导者粒子，并保留领导者粒子及其适应度值；
[0022]
步骤1.4、将所有粒子在下一次迭代过程中进行交叉，得到交叉后的粒子p
′i(t+1)：
[0023][0024]
其中，r为区间[0,1]间的随机数，p
ab
(t)为第a个粒子中的第b个车轮在第t次迭代中的转矩系数，p
cd
(t)为第c个粒子中的第d个车轮在第t次迭代中的转矩系数；
[0025]
步骤1.5、将交叉粒子p
′i(t+1)进行随机变异，得到更新粒子：
[0026]
[0027][0028]
其中，p
′
i-max
(t+1)为p
′i(t+1)中的基因上限，p
′
i-low
(t+1)为p
′i(t+1)中的基因下限，n为最大迭代次数；
[0029]
步骤1.6、再次计算更新粒子的适应度值，并将更新粒子的适应度值与领导者粒子的适应度值进行比较，将适应度值最小的粒子作为新的领导者粒子；
[0030]
步骤1.7、重复步骤1.4-1.6，直至达到最大迭代次数，得到该电动汽车速度及该驾驶员所需求转矩下四轮毂电机的最优转矩矢量分配系数；
[0031]
步骤1.8、将每个电动汽车速度及每个驾驶员所需求转矩下的四个车轮所分配的转矩系数按照步骤1.1-1.7的过程，得到所有电动汽车速度及所有驾驶员所需求转矩下四轮毂电机的最优转矩矢量分配系数。
[0032]
进一步地，步骤1.2中四个车轮所分配的转矩系数满足：分配的转矩系数后轮毂电机的转矩不大于轮毂电机的最大转矩，分配的转矩系数后轮毂电机的转速不大于轮毂电机的最大转速。
[0033]
进一步地，最优制动器制动力分配系数β的获取过程为：在保证制动安全的前提下，以最大化回收制动能量为优化目标，根据期望的制动力矩和电动汽车速度通过遗传-粒子群优化算法离线优化，得到最大化回收制动能量所对应的最优制动器制动力分配系数β。
[0034]
进一步地，最优制动器制动力分配系数β的获取过程具体为：
[0035]
步骤3.1、根据制动器制动力分配系数β得到各个车轮所需的制动力矩，从而求取轮毂电机的再生制动功率：
[0036]
p
ui
＝f
ui
rωiδ i＝1，2，3，4
[0037]
其中，p
ui
为第i个轮毂电机的再生制动功率，i＝1，2，3，4表示车轮索引，1表示左前轮，2表示右前轮，3表示左后轮，4表示右后轮，r为车轮滚动半径，wi为各个车轮电机角速度，δ为发电效率，f
ui
为第i个车轮所需的制动力矩，f
u1
＝f
u2
＝βfu/2，fu为驾驶员需求的制动力矩，f
u3
＝f
u4
＝(1-β)fu/2；
[0038]
步骤3.2、将某一电动汽车速度及某一驾驶员需求的制动力矩下的制动器制动力分配系数作为粒子，设置某一电动汽车速度及某一驾驶员需求的制动力矩下的粒子群规模、粒子的最大迭代次数，将四个轮毂电机的再生制动功率总和作为粒子适应度值；
[0039]
步骤3.3、将适应度值最大的粒子作为领导者粒子，并保留领导者粒子及其适应度值；
[0040]
步骤3.4、将所有粒子在下一次迭代过程中进行交叉，得到交叉后的粒子β
′
(t+1)：
[0041][0042]
其中，r为区间[0,1]间的随机数，β
x
(t)为第x个粒子在第t次迭代中的制动器制动力分配系数，βy(t)为第y个粒子在第t次迭代中的制动器制动力分配系数；
[0043]
步骤3.5、将交叉后的粒子β
′
(t+1)进行随机变异，得到更新粒子：
[0044]
[0045][0046]
其中，β
′
max
(t+1)为β
′
(t+1)中的基因上限，β
′
low
(t+1)为β
′
(t+1)中的基因下限，n为最大迭代次数；
[0047]
步骤3.6、再次计算更新粒子的适应度值，并将更新粒子的适应度值与领导者粒子的适应度值进行比较，将适应度值最大的粒子作为新的领导者粒子；
[0048]
步骤3.7、重复步骤3.4-3.6，直至达到最大迭代次数，得到该电动汽车速度及该驾驶员需求的制动力矩下四轮毂电机的最优制动器制动力分配系数β；
[0049]
步骤3.8、将每个电动汽车速度及每个驾驶员需求的制动力矩下的制动器制动力分配系数按照步骤3.1-3.7的过程，得到所有电动汽车速度及所有驾驶员需求的制动力矩下最优制动器制动力分配系数。
[0050]
进一步地，轮毂电机的再生制动功率不超过轮毂电机的额定功率；轮毂电机的转速小于最小转速后，轮毂电机的再生制动功率为0。
[0051]
与现有技术相比，本发明具有如下有益效果：本发明四轮毂电机驱动电动汽车节能转矩分配系统，整车控制器vcu与电机控制器mcu、ebs控制器通过can通信，通过四个电机控制器mcu分别控制轮毂电机，实现了四轮毂电机驱动电动汽车的转矩矢量分配；通过两个ebs控制器控制前后轴制动器制动力，实现四轮毂电机驱动电动汽车的制动力矩分配；通过四轮毂电机驱动电动汽车的转矩矢量分配和制动力矩分配可以提高能量利用效率，改善电动汽车的操纵稳定性；本发明还通过遗传-粒子群优化算法离线优化，得到的四轮毂电机的最优转矩矢量分配系数和最优制动器制动力分配系数，使得电动汽车在驱动和制动过程中根据车辆状态在线选取最优转矩矢量分配系数和最优制动器制动力分配系数，计算量少，合理利用轮毂电机高效率工作区间，最大化的回收制动能量，减少能量消耗，提高续航里程。
附图说明
[0052]
图1为本发明四轮毂电机驱动电动汽车节能转矩分配系统的原理示意图；
[0053]
图2为本发明四轮毂电机驱动电动汽车节能转矩分配系统的控制流程图。
具体实施方式
[0054]
下面将结合附图，对本发明中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施方式仅仅是本发明一部分，而不是全部。基于本发明中的实施方式，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
[0055]
如图1为本发明四轮毂电机驱动电动汽车节能转矩分配系统的原理示意图，该四轮毂电机驱动电动汽车节能转矩分配系统包括：整车控制器vcu、两个ebs控制器、四个电机控制器mcu，整车控制器vcu分别与ebs控制器、电机控制器mcu连接，每个电机控制器mcu连接一个轮毂电机，轮毂电机设置于轮毂上，整车控制器vcu与电机控制器mcu通过can总线连接，整车控制器vcu将转矩分配系数发送到mcu控制器，mcu控制器控制轮毂电机输出驱动转矩，从而将电动汽车总转矩优化分配至各个车轮，实现了四轮毂电机驱动电动汽车的转矩矢量分配；整车控制器vcu与ebs控制器通过can总线连接，每个ebs控制器分别连接两个液
压制动模块，整车控制器vcu将前后轴制动力矩分配系数分配前后轴制动力矩，然后通过ebs控制器和控制器mcu输出制动力矩给液压制动模块，实现各个车轮的制动。本发明四轮毂电机驱动电动汽车节能转矩分配系统能够减少能量消耗，提高电动汽车的续航里程。
[0056]
如图2为本发明四轮毂电机驱动电动汽车节能转矩分配系统的控制流程图，该控制方法具体包括如下步骤：
[0057]
步骤1、当接收到驾驶员需求时，对行驶工况进行判断，若为驱动信号，则进入驱动行驶状态，根据电动汽车速度以及驾驶员所需求的扭矩查表得到四个轮毂电机的最优转矩分配系数；否则，执行步骤3；
[0058]
本发明中四电机的最优转矩矢量分配系数的获取过程为：以最小化四个轮毂电机功率损失为优化目标，基于电机效率图通过遗传-粒子群优化算法离线优化，得到不同期望转矩和电动汽车速度下四轮毂电机的最优转矩矢量分配系数，遗传-粒子群优化算法可以充分发挥粒子群算法记忆当前最优解和遗传算法全局搜索的功能，收敛速度快，产生高质量粒子，避免局部最优解，在优化过程中将转矩适量分配系数粒子的适应度值取最小值，利用粒子群优化算法的优点，保留功率最小化的父代信息，并利用遗传算法进行交叉和变异得到新的粒子，避免陷入局部最小功率粒子，确保最后得到的粒子可以让整车功率最小化，提高整车能量利用效率，优化车辆的经济性和动力性能，提高续航里程。具体地，
[0059]
步骤1.1、在电机效率图上根据每个车轮转速和车轮分配的转矩系数分配的转矩，查询轮毂电机的工作效率，结合车轮转速、车轮分配的转矩系数以及驾驶员所需求转矩，计算轮毂电机的输出功率pi：
[0060][0061]
其中，i＝1，2，3，4表示车轮索引，1表示左前轮，2表示右前轮，3表示左后轮，4表示右后轮，ni为第i个车轮转速，pi表示第i个车轮所分配的转矩系数，td表示驾驶员所需求转矩，ηi表示轮毂电机工作效率；
[0062]
步骤1.2、将某一电动汽车速度及某一驾驶员所需求转矩下的四个车轮所分配的转矩系数组成的四维向量作为粒子{pi}，设置某一电动汽车速度及某一驾驶员所需求转矩下的粒子群规模、粒子的最大迭代次数，将四个轮毂电机的输出功率总和作为粒子适应度值；此外，四个车轮所分配的转矩系数满足：分配的转矩系数后轮毂电机的转矩不大于轮毂电机的最大转矩，分配的转矩系数后轮毂电机的转速不大于轮毂电机的最大转速；
[0063]
步骤1.3、将适应度值最小的粒子作为领导者粒子，并保留领导者粒子及其适应度值；
[0064]
步骤1.4、将所有粒子在下一次迭代过程中进行交叉，得到交叉后的粒子p
′i(t+1)：
[0065][0066]
其中，r为区间[0,1]间的随机数，p
ab
(t)为第a个粒子中的第b个车轮在第t次迭代中的转矩系数，p
cd
(t)为第c个粒子中的第d个车轮在第t次迭代中的转矩系数；
[0067]
步骤1.5、将交叉粒子p
′i(t+1)进行随机变异，得到更新粒子：
[0068][0069][0070]
其中，p
′
i-max
(t+1)为p
′i(t+1)中的基因上限，p
′
i-low
(t+1)为p
′i(t+1)中的基因下限，n为最大迭代次数；
[0071]
步骤1.6、再次计算更新粒子的适应度值，并将更新粒子的适应度值与领导者粒子的适应度值进行比较，将适应度值最小的粒子作为新的领导者粒子；
[0072]
步骤1.7、重复步骤1.4-1.6，直至达到最大迭代次数，得到该电动汽车速度及该驾驶员所需求转矩下四轮毂电机的最优转矩矢量分配系数；
[0073]
步骤1.8、将每个电动汽车速度及每个驾驶员所需求转矩下的四个车轮所分配的转矩系数按照步骤1.1-1.7的过程，得到所有电动汽车速度及所有驾驶员所需求转矩下四轮毂电机的最优转矩矢量分配系数。
[0074]
步骤2、整车控制器vcu将查询到的四个轮毂电机的最优转矩分配系数发送到各自的电机控制器mcu，电机控制器mcu控制轮毂电机的输出驱动转矩，分配至各个车轮，使轮毂电机利用其高效率工作区间，使其输出功率最大化，既可以提高能量利用效率，提高续航能力，同时使电机的输出转矩更加灵活，在不同车速和负载下输出不同的转矩，实现更加精确的控制，提供附加横摆力矩，使汽车具有良好的操纵稳定性；
[0075]
步骤3、若为制动信号，进入制动行驶状态，根据电动汽车速度以及驾驶员需求的制动力矩查表得到最优制动器制动力分配系数β，β为前制动器制动力占汽车总制动器制动力的比例；
[0076]
本发明中最优制动器制动力分配系数β的获取过程为：在保证制动安全的前提下，以最大化回收制动能量为优化目标，根据期望的制动力矩和电动汽车速度通过遗传-粒子群优化算法离线优化，得到最大化回收制动能量所对应的最优制动器制动力分配系数β，通过不断迭代最优制动器制动力分配系数β，找出适应度最大的粒子，使车辆始终工作在安全区间，遗传-粒子群优化算法可以充分发挥粒子群算法记忆当前最优解和遗传算法全局搜索的功能，收敛速度快，产生高质量粒子，避免局部最优解，在优化过程中将制动器制动力粒子的适应度值取最大值，利用粒子群优化算法的优点，保留制动能量回收最大化的父代信息，并利用遗传算法进行交叉和变异得到新的粒子，避免陷入局部制动能量回收最大化的粒子，确保最后得到的粒子可以让制动能量回收最大化，提高轮毂电机的再生制动能量回收效率，提高续航里程，避免汽车在制动时跑偏和甩尾，同时最大化再生制动能量回收；具体地，
[0077]
步骤3.1、根据制动器制动力分配系数β得到各个车轮所需的制动力矩，从而求取轮毂电机的再生制动功率：
[0078]
p
ui
＝f
ui
rωiδ i＝1，2，3，4
[0079]
其中，p
ui
为第i个轮毂电机的再生制动功率，i＝1，2，3，4表示车轮索引，1表示左前轮，2表示右前轮，3表示左后轮，4表示右后轮，r为车轮滚动半径，wi为各个车轮电机角速度，δ为发电效率，f
ui
为第i个车轮所需的制动力矩，f
u1
＝f
u2
＝βfu/2，fu为驾驶员需求的制动力矩，f
u3
＝f
u4
＝(1-β)fu/2；
[0080]
步骤3.2、将某一电动汽车速度及某一驾驶员需求的制动力矩下的制动器制动力分配系数作为粒子，设置某一电动汽车速度及某一驾驶员需求的制动力矩下的粒子群规模、粒子的最大迭代次数，将四个轮毂电机的再生制动功率总和作为粒子适应度值；此外，轮毂电机的再生制动功率不超过轮毂电机的额定功率；轮毂电机的转速小于最小转速后，轮毂电机的再生制动功率为0；
[0081]
步骤3.3、将适应度值最大的粒子作为领导者粒子，并保留领导者粒子及其适应度值；
[0082]
步骤3.4、将所有粒子在下一次迭代过程中进行交叉，得到交叉后的粒子β
′
(t+1)：
[0083][0084]
其中，r为区间[0,1]间的随机数，β
x
(t)为第x个粒子在第t次迭代中的制动器制动力分配系数，βy(t)为第y个粒子在第t次迭代中的制动器制动力分配系数；
[0085]
步骤3.5、将交叉后的粒子β
′
(t+1)进行随机变异，得到更新粒子：
[0086][0087][0088]
其中，β
′
max
(t+1)为β
′
(t+1)中的基因上限，β
′
low
(t+1)为β
′
(t+1)中的基因下限，n为最大迭代次数；
[0089]
步骤3.6、再次计算更新粒子的适应度值，并将更新粒子的适应度值与领导者粒子的适应度值进行比较，将适应度值最大的粒子作为新的领导者粒子；
[0090]
步骤3.7、重复步骤3.4-3.6，直至达到最大迭代次数，得到该电动汽车速度及该驾驶员需求的制动力矩下四轮毂电机的最优制动器制动力分配系数β；
[0091]
步骤3.8、将每个电动汽车速度及每个驾驶员需求的制动力矩下的制动器制动力分配系数按照步骤3.1-3.7的过程，得到所有电动汽车速度及所有驾驶员需求的制动力矩下最优制动器制动力分配系数。
[0092]
步骤4、根据最优制动器制动力分配系数β以及驾驶员需求的制动力矩获得前轴制动力矩，将驾驶员需求的制动力矩结合1-β获得后轴制动力矩，将前轴制动力矩平均分配到前轴车轮中，将后轴制动力矩平均分配到后车轮中，得到各个车轮所需的制动力矩，提高车辆的平稳性和舒适性，并增强车辆的制动稳定性，避免汽车在制动时失控；
[0093]
步骤5、若电动汽车的电池soc值在90％以下，整车控制器vcu判断各个车轮所需要的制动力矩是否小于mcu控制器产生的轮毂电机的再生制动力矩，若小于，则各个车轮所需的制动力矩全部由轮毂电机的再生制动力矩提供，否则，各个车轮所需的制动力矩由轮毂电机的最大再生制动力矩和ebs控制器产生的摩擦制动力矩叠加提供；若电动汽车的电池soc值大于90％，各个车轮所需的制动力矩全部由ebs控制产生的摩擦制动力矩提供。通过以上步骤，使电机再生制动能量回收最大化，同时防止电池过充，提高电池寿命，同时保证制动安全；
[0094]
步骤6、当电动汽车速度变化时，整车控制器vcu根据电动汽车速度以及驾驶员需
求的制动力矩查表更新最优制动器制动力分配系数β，重复步骤4-5，直至制动结束。
[0095]
本发明四轮毂电机驱动电动汽车节能转矩分配系统的控制方法可以提高能量利用效率，同时使汽车具有良好的操纵稳定性，避免汽车在制动时失控，同时提高轮毂电机的再生制动能量回收效率，提高续航能力，节省电动汽车成本，提高使用者驾驶体验。
[0096]
以上仅是本发明的优选实施方式，本发明的保护范围并不仅局限于上述实施方式，凡属于本发明思路下的技术方案均属于本发明的保护范围。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理前提下的若干改进和润饰，应视为本发明的保护范围。

技术特征：
1.一种四轮毂电机驱动电动汽车节能转矩分配系统，其特征在于，包括：整车控制器vcu、两个ebs控制器、四个电机控制器mcu，所述整车控制器vcu分别与ebs控制器、电机控制器mcu连接，每个电机控制器mcu连接一个轮毂电机，所述轮毂电机设置于轮毂上；每个ebs控制器分别连接两个液压制动模块，液压制动模块用于各个车轮的制动。2.根据权利要求1所述的一种四轮毂电机驱动电动汽车节能转矩分配系统，其特征在于，所述整车控制器vcu分别与电机控制器mcu、ebs控制器通过can总线连接。3.一种权利要求1所述的四轮毂电机驱动电动汽车节能转矩分配系统的控制方法，其特征在于，具体包括如下步骤：步骤1、当接收到驾驶员需求时，对行驶工况进行判断，若为驱动信号，则进入驱动行驶状态，根据电动汽车速度以及驾驶员所需求的扭矩查表得到四个轮毂电机的最优转矩分配系数；否则，执行步骤3；步骤2、整车控制器vcu将查询到的四个轮毂电机的最优转矩分配系数发送到各自的电机控制器mcu，电机控制器mcu控制轮毂电机的输出驱动转矩，分配至各个车轮；步骤3、若为制动信号，进入制动行驶状态，根据电动汽车速度以及驾驶员需求的制动力矩查表得到最优制动器制动力分配系数β，β为前制动器制动力占汽车总制动器制动力的比例；步骤4、根据最优制动器制动力分配系数β以及驾驶员需求的制动力矩获得前轴制动力矩，将驾驶员需求的制动力矩结合1-β获得后轴制动力矩，将前轴制动力矩平均分配到前轴车轮中，将后轴制动力矩平均分配到后车轮中，得到各个车轮所需的制动力矩；步骤5、若电动汽车的电池soc值在90％以下，整车控制器vcu判断各个车轮所需要的制动力矩是否小于mcu控制器产生的轮毂电机的再生制动力矩，若小于，则各个车轮所需的制动力矩全部由轮毂电机的再生制动力矩提供，否则，各个车轮所需的制动力矩由轮毂电机的最大再生制动力矩和ebs控制器产生的摩擦制动力矩叠加提供；若电动汽车的电池soc值大于90％，各个车轮所需的制动力矩全部由ebs控制产生的摩擦制动力矩提供；步骤6、当电动汽车速度变化时，整车控制器vcu根据电动汽车速度以及驾驶员需求的制动力矩查表更新最优制动器制动力分配系数β，重复步骤4-5，直至制动结束。4.权利要求3所述的四轮毂电机驱动电动汽车节能转矩分配系统的控制方法，其特征在于，四电机的最优转矩矢量分配系数的获取过程为：以最小化四个轮毂电机功率损失为优化目标，基于电机效率图通过遗传-粒子群优化算法离线优化，得到不同期望转矩和电动汽车速度下四轮毂电机的最优转矩矢量分配系数。5.根据权利要求4所述的四轮毂电机驱动电动汽车节能转矩分配系统的控制方法，其特征在于，所述四轮毂电机的最优转矩矢量分配系数的获取过程具体为：步骤1.1、在电机效率图上根据每个车轮转速和车轮分配的转矩系数分配的转矩，查询轮毂电机的工作效率，结合车轮转速、车轮分配的转矩系数以及驾驶员所需求转矩，计算轮毂电机的输出功率p
i
：其中，i＝1，2，3，4表示车轮索引，1表示左前轮，2表示右前轮，3表示左后轮，4表示右后轮，n
i
为第i个车轮转速，p
i
表示第i个车轮所分配的转矩系数，t
d
表示驾驶员所需求转矩，η
i
表示第i个轮毂电机工作效率；步骤1.2、将某一电动汽车速度及某一驾驶员所需求转矩下的四个车轮所分配的转矩系数组成的四维向量作为粒子{p
i
}，设置某一电动汽车速度及某一驾驶员所需求转矩下的粒子群规模、粒子的最大迭代次数，将四个轮毂电机的输出功率总和作为粒子适应度值；步骤1.3、将适应度值最小的粒子作为领导者粒子，并保留领导者粒子及其适应度值；步骤1.4、将所有粒子在下一次迭代过程中进行交叉，得到交叉后的粒子p
′
i
(t+1)：其中，r为区间[0，1]间的随机数，p
ab
(t)为第a个粒子中的第b个车轮在第t次迭代中的转矩系数，p
cd
(t)为第c个粒子中的第d个车轮在第t次迭代中的转矩系数；步骤1.5、将交叉粒子p
′
i
(t+1)进行随机变异，得到更新粒子：(t+1)进行随机变异，得到更新粒子：其中，p
′
i-max
(t+1)为p
′
i
(t+1)中的基因上限，p
′
i-low
(t+1)为p
′
i
(t+1)中的基因下限，n为最大迭代次数；步骤1.6、再次计算更新粒子的适应度值，并将更新粒子的适应度值与领导者粒子的适应度值进行比较，将适应度值最小的粒子作为新的领导者粒子；步骤1.7、重复步骤1.4-1.6，直至达到最大迭代次数，得到该电动汽车速度及该驾驶员所需求转矩下四轮毂电机的最优转矩矢量分配系数；步骤1.8、将每个电动汽车速度及每个驾驶员所需求转矩下的四个车轮所分配的转矩系数按照步骤1.1-1.7的过程，得到所有电动汽车速度及所有驾驶员所需求转矩下四轮毂电机的最优转矩矢量分配系数。6.根据权利要求5所述的四轮毂电机驱动电动汽车节能转矩分配系统的控制方法，其特征在于，步骤1.2中四个车轮所分配的转矩系数满足：分配的转矩系数后轮毂电机的转矩不大于轮毂电机的最大转矩，分配的转矩系数后轮毂电机的转速不大于轮毂电机的最大转速。7.权利要求3所述的四轮毂电机驱动电动汽车节能转矩分配系统的控制方法，其特征在于，最优制动器制动力分配系数β的获取过程为：在保证制动安全的前提下，以最大化回收制动能量为优化目标，根据期望的制动力矩和电动汽车速度通过遗传-粒子群优化算法离线优化，得到最大化回收制动能量所对应的最优制动器制动力分配系数β。8.权利要求7所述的四轮毂电机驱动电动汽车节能转矩分配系统的控制方法，其特征在于，最优制动器制动力分配系数β的获取过程具体为：步骤3.1、根据制动器制动力分配系数β得到各个车轮所需的制动力矩，从而求取轮毂电机的再生制动功率：f
ui
＝f
ui
rω
i
δ i＝1，2，3，4其中，p
ui
为第i个轮毂电机的再生制动功率，i＝1，2，3，4表示车轮索引，1表示左前轮，2表示右前轮，3表示左后轮，4表示右后轮，r为车轮滚动半径，w
i
为各个车轮电机角速度，δ为
发电效率，f
ui
为第i个车轮所需的制动力矩，f
u1
＝f
u2
＝βf
u
/2，f
u
为驾驶员需求的制动力矩，f
u3
＝f
u4
＝(1-β)f
u
/2；步骤3.2、将某一电动汽车速度及某一驾驶员需求的制动力矩下的制动器制动力分配系数作为粒子，设置某一电动汽车速度及某一驾驶员需求的制动力矩下的粒子群规模、粒子的最大迭代次数，将四个轮毂电机的再生制动功率总和作为粒子适应度值；步骤3.3、将适应度值最大的粒子作为领导者粒子，并保留领导者粒子及其适应度值；步骤3.4、将所有粒子在下一次迭代过程中进行交叉，得到交叉后的粒子β
′
(t+1)：其中，r为区间[0，1]间的随机数，β
x
(t)为第x个粒子在第t次迭代中的制动器制动力分配系数，β
y
(t)为第y个粒子在第t次迭代中的制动器制动力分配系数；步骤3.5、将交叉后的粒子β
′
(t+1)进行随机变异，得到更新粒子：(t+1)进行随机变异，得到更新粒子：其中，β
′
max
(t+1)为β
′
(t+1)中的基因上限，β
′
low
(t+1)为β
′
(t+1)中的基因下限，n为最大迭代次数；步骤3.6、再次计算更新粒子的适应度值，并将更新粒子的适应度值与领导者粒子的适应度值进行比较，将适应度值最大的粒子作为新的领导者粒子；步骤3.7、重复步骤3.4-3.6，直至达到最大迭代次数，得到该电动汽车速度及该驾驶员需求的制动力矩下四轮毂电机的最优制动器制动力分配系数β；步骤3.8、将每个电动汽车速度及每个驾驶员需求的制动力矩下的制动器制动力分配系数按照步骤3.1-3.7的过程，得到所有电动汽车速度及所有驾驶员需求的制动力矩下最优制动器制动力分配系数。9.根据权利要求8所述的四轮毂电机驱动电动汽车节能转矩分配系统的控制方法，其特征在于，轮毂电机的再生制动功率不超过轮毂电机的额定功率；轮毂电机的转速小于最小转速后，轮毂电机的再生制动功率为0。

技术总结
本发明公开了一种四轮毂电机驱动电动汽车节能转矩分配系统及其控制方法，该四轮毂电机驱动电动汽车节能转矩分配系统包括：整车控制器VCU、两个EBS控制器、四个电机控制器MCU，整车控制器VCU分别与EBS控制器、电机控制器MCU连接，每个电机控制器MCU连接一个轮毂电机，轮毂电机设置于轮毂上，从而将电动汽车总转矩优化分配至各个车轮；每个EBS控制器分别连接两个液压制动模块，通过EBS控制器和控制器MCU输出制动力矩给液压制动模块，实现各个车轮的制动。本发明四轮毂电机驱动电动汽车节能转矩分配系统能够减少能量消耗，提高电动汽车的续航里程。车的续航里程。车的续航里程。


技术研发人员：肖峰 彭金鑫 张旭 陈科佳 李建华 安昱绮 梅磊
受保护的技术使用者：吉林大学
技术研发日：2023.03.30
技术公布日：2023/6/28