四輪驅(qū)動(dòng)電動(dòng)汽車的扭矩包絡(luò)控制算法.pdf

1、現(xiàn)今，推廣電動(dòng)汽車（以取代傳統(tǒng)汽車）已經(jīng)被廣泛認(rèn)同為解決溫室效應(yīng)和能源短缺的一大舉措。與傳統(tǒng)汽車相比，電動(dòng)汽車明顯能效更高，也因此更為“綠色”。同時(shí)，相較于傳統(tǒng)汽車依靠?jī)?nèi)燃機(jī)產(chǎn)生扭矩的形式，電動(dòng)汽車可由電機(jī)直連車輪，使得作用在每個(gè)車輪上的扭矩更為精確快速。除此之外，由于電機(jī)還可直接產(chǎn)生負(fù)扭矩，電動(dòng)汽車不必如同傳統(tǒng)汽車一般依靠剎車片與車輪摩擦減速剎車，這也使得電動(dòng)汽車在節(jié)省效率的同時(shí)，具有了更高的安全性和操控性。然而，由于電動(dòng)汽車尚屬新興

2、事物，對(duì)其相應(yīng)的穩(wěn)定性控制方法還很不成熟，并且已有的很多控制方法也僅僅停留在理論階段，并未實(shí)際驗(yàn)證?；谏鲜銮闆r，本文提出了一種四輪驅(qū)動(dòng)電動(dòng)汽車的扭矩包絡(luò)控制方法，并通過(guò)仿真及實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證了算法的有效性。
　　在本文中，我們首先通過(guò)Maltab/Simulink平臺(tái)建立了較為系統(tǒng)的車輛模型，該模型通過(guò)模擬輪胎與地面的關(guān)系、重心偏移以及車輛底盤的三自由度（橫向、縱向、轉(zhuǎn)向）運(yùn)動(dòng)等，較為準(zhǔn)確的描繪了車輛運(yùn)動(dòng)過(guò)程中的動(dòng)力學(xué)特性。
　　

3、另外，雖然上述模型可以對(duì)于車輛運(yùn)動(dòng)給出一個(gè)直觀的理解，但依然存在一些弊端。舉例來(lái)說(shuō)，上述車輛模型并未考慮電機(jī)的傳動(dòng)特性，而只是單純的將電機(jī)的扭矩指令等效為其真實(shí)的輸出扭矩。又如，上述模型僅通過(guò)軸距、輪距、車輛重量、轉(zhuǎn)動(dòng)慣量等變量來(lái)描述電動(dòng)汽車，這也不可避免地失之偏頗。為了得到更為真實(shí)可靠的仿真效果，本文還引入了CarSim這一重要仿真平臺(tái)。簡(jiǎn)要而言，我們通過(guò) CarSim建立了一個(gè)較為真實(shí)完善的電動(dòng)汽車模型和仿真環(huán)境，也通過(guò)Simuli

4、nk設(shè)計(jì)了相應(yīng)的扭矩包絡(luò)控制方法。最終，我們將CarSim和Simulink聯(lián)立仿真，構(gòu)建了一個(gè)真實(shí)可行的四輪驅(qū)動(dòng)電動(dòng)汽車仿真平臺(tái)。
　　對(duì)于其控制算法，電動(dòng)汽車的穩(wěn)定性控制可被簡(jiǎn)單分為縱向穩(wěn)定性控制、橫向穩(wěn)定性控制以及垂向穩(wěn)定性控制三大方面。由于垂向穩(wěn)定性主要影響駕駛舒適感而非安全性，且對(duì)于電動(dòng)汽車而言，其垂向穩(wěn)定性控制與傳統(tǒng)汽車區(qū)別不大，因此本文主要側(cè)重于對(duì)于電動(dòng)汽車的縱橫向穩(wěn)定性控制。對(duì)于電動(dòng)汽車穩(wěn)定性控制而言，由于縱向上可

5、以通過(guò)調(diào)節(jié)電機(jī)扭矩直接調(diào)速，因此縱向穩(wěn)定性控制會(huì)相對(duì)簡(jiǎn)單。與之對(duì)應(yīng)的是，由于無(wú)法通過(guò)調(diào)節(jié)電機(jī)扭矩直接的控制橫向車速，因此橫向穩(wěn)定性控制一直是較為困難的課題。對(duì)于這一課題，許多學(xué)者一直致力于尋找合適的狀態(tài)參量用以表征車輛的橫向穩(wěn)定性，并通過(guò)反饋控制，使得該參數(shù)保持在相對(duì)穩(wěn)定的狀態(tài)。最終，偏航角（β）被證明是較為有效的可以表征車輛橫向穩(wěn)定性的參量。然而，由于在車輛行駛過(guò)程中，偏航角（β）很難被實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)出來(lái)，許多研究人員又不得不設(shè)計(jì)各種復(fù)雜算

6、法，用以實(shí)時(shí)估算β值。同時(shí)，β的估算同樣依靠一些較為昂貴的傳感器（如輪胎橫向力傳感器），這使得相應(yīng)的控制算法很難被實(shí)際應(yīng)用。在本文中，我們將會(huì)介紹一種新型的扭矩包絡(luò)控制算法。簡(jiǎn)要來(lái)講，通過(guò)研究分析輪胎特性曲線，我們探討出車輛縱向穩(wěn)定與橫向穩(wěn)定的相關(guān)關(guān)系。通過(guò)這種方式，本算法不在需要β來(lái)衡量車輛的橫向穩(wěn)定性，而是僅需要知道車輛的縱向穩(wěn)定性狀態(tài)，即可推斷出其橫向穩(wěn)定性狀態(tài)，因而避免了因估算β而產(chǎn)生的繁復(fù)的數(shù)學(xué)模型。最后，本文通過(guò)仿真實(shí)驗(yàn)和實(shí)