四轮毂驱动电动汽车差速助力转向与转矩协调控制研究

发布时间：2020-06-18 15:44

【摘要】：轮毂驱动电动汽车拥有整车布置结构简化、底盘主动控制以及操控方便性方面的明显优势和未来前景,受到国内外学者们的着重关注和研究。但该类车型采用多电机独立驱动,使得其在转向时,各车轮的转速与转矩的控制成了关键课题,同时,还存在局部电机失效问题,严重影响到整车的行驶稳定性和安全性。针对此问题,本文基于自制的四轮毂驱动实验样车,开展了轮毂驱动电动汽车差速助力转向与转矩协调控制方面的研究,主要内容如下。(1)应用等效滑模理论,构建差速转向控制系统。运用if-else语句对系统进行补充,解决电动车左右转向问题。完成蛇形行驶及不同控制方法的对比仿真实验。仿真结果表明,所建立的差速转向系统既可实现在转向工况下对各车轮轮速的差速控制,又体现出比PI控制系统更优的性能。(2)建立实际与期望两种整车状态方程。运用滑模控制原理,设计转矩分配控制器,同样进行蛇形行驶仿真试验。结果表明,在转向过程中,两侧车轮转矩得到了很好的控制,保证了电动车的转向稳定性。同时,制定出单电机失效容错工况的车辆转矩协调控制策略并实现了仿真分析。(3)急转和连续转向工况操纵稳定性仿真。通过七自由度整车模型,实现对样车的操纵稳定性分析。仿真结果表明,实验样车拥有较好的操稳性能。对样车进行了三维模型建立,并研制出了实验样车。运用DSP芯片控制样车进行了行驶实验。结果表明,所设计的系统能够应用到实际样车并能够使其完成转向行驶。
【学位授予单位】：安徽工程大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：U469.72
【图文】：

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内外研究现状几年，探索轮毂驱动电动汽车的热潮从未减弱和停止过。专家对差速驱动助力转向以及转矩协调控制这两个关键领域的关。速驱动助力转向研究现状3 年，[文献 4]探究了电子差速控制策略，通过对多种驱动方案分析出在转向时至少要对一个转向轮进行控制才能保证精确转4 年，[文献 5]根据 Ackermann 转向原理，搭建了适用于低速转在轮毂驱动实车上测试了各车轮速度变化情况[5]。[文献 6]改示的实验用车，该车以无刷直流电机为驱动电机，设计了差速 DSP 芯片为核心设计了控制系统，尝试了实车加速和转向行驶的

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建立了相应的差速转向控制系统，有效减小了车辆的转弯半径[9]。[文献 10]基于对转向工况的分析，对差速转向控制系统进行了仿真，并利用 HY-TTC 60 处理器将预设的各轮速度和转向角通过 CAN 总线输送到电机驱动器，实现对电动轮速度与转角的控制[10]。2017 年，[文献 11]针对轮毂驱动电动汽车的助力转向问题，基于主销转向力矩差，制定了相应的闭环控制策略，在实验样车上进行的测试展现出了助力转向控制器对改善转向轻便性的能力[11]。[文献 12]设计了一种兼顾助力转向的差速控制器。对转向时的转速转矩制定控制方案，利用 Carsim 和 Simulink 进行了联合仿真，且在如图 1-2 所示的样车上实现了差速转向功能[12]。

【参考文献】