轮毂电机驱动电动汽车转向工况下的转矩分配策略研究

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。

目录

声明

摘要

第一章 绪论

1．1 课题研究背景

1．2 课题研究意义

1．3 国内外研究现状

1．3．1 轮毂电机驱动电动汽车发展现状

1．3．2 电子差速控制研究现状

1．3．3 横向稳定性控制研究现状

1．4 本文主要研究内容

第二章 轮毂电机驱动电动汽车动力学建模与分析

2．1 七自由度车辆动力学模型

2．1．1 车辆动力学模型

2．1．2 轮胎模型

2．2 二自由度线性动力学模型

2．3 二自由度期望模型

2．4 车辆动力学分析

2．4．1 车辆动力学模型

2．4．2 车辆动力学分析

2．5 本章小结

第三章 基于电子差速的转矩分配控制策略

3．1 基于转速的电子差速控制策略

3．1．1 阿克曼转向模型

3．1．2 基于阿克曼转向模型的电子差速控制系统设计

3．1．3 控制系统性能分析

3．2 基于转矩的电子差速控制策略

3．2．1 内外侧车轮的转矩分配方法

3．2．2 基于规则的多模式电子差速控制策略

3．2．3 控制系统性能分析

3．3 本章小结

第四章 基于横向稳定性的转矩分配控制策略

4．1．2 基于观测的H∞车身稳定性控制器设计

4．1．3 车辆横向稳定性控制性能分析

4．2 基于直接横摆力矩的转矩分配控制策略

4．3 考虑转矩分配控制的车辆横向性能分析

4．4 本章小结

总结与展望

参考文献

致谢

附录