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轮毂电机驱动电动汽车转向工况下的转矩分配策略研究

王东涛  
【摘要】:环境污染和能源危机迫使人们寻求高效、清洁的绿色汽车。纯电动汽车在这种背景下应运而生,其中轮毂电机驱动电动汽车由于其传动效率高、空间利用率大,并且四个车轮都能实现独立控制,在提高汽车主动安全性方面存在较大潜力而备受关注。然而轮毂电机驱动电动汽车没有机械式差速器,且每个车轮可独立驱动车辆行驶,因此需要差速控制来协调车轮转矩,避免轮胎磨损过快。与此同时,车辆高速转向行驶时不仅需要协调车轮的转速,避免轮胎过快磨损,还来避免侧滑、甩尾、激转等横向失稳事故。为了解决上述问题,本文首先根据轮毂电机驱动电动汽车的发展过程,分析了国内外学者在电子差速控制、横向稳定性控制等方面的研究现状。根据车辆动力学理论,建立了七自由度车辆动力学模型,并验证了其转向工况下的动力学响应有效性。然后针对以车轮转速为目标的电子差速控制策略存在的不足,提出了适合不同车速和行驶工况的多模式电子差速控制策略。该控制策略具有控制策略简单、适应车速宽的优点,不仅能进行内外侧车轮转矩调整,而且能实现四轮驱动模式和两轮驱动模式的适时切换。通过数值仿真,验证了所提出控制策略的有效性。针对高速转向易失稳的问题,采用分层控制控制结构实现横向稳定性控制,改善车辆操纵稳定性。首先,设计了基于状态观测的H∞车身稳定性控制器,计算调整车辆行驶姿态的直接横摆力矩;结合分布式驱动特点,提出了集成差动制动和差动驱动的直接横摆力矩的转矩分配策略,以及驱动模式切换方法。通过数值仿真,提出的控制策略能确保高速转向工况下车辆的操纵稳定性。


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