四輪驅動電動汽車的扭矩包絡控制算法.pdf

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

2、事物，對其相應的穩(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，并未實際驗證?；谏鲜銮闆r，本文提出了一種四輪驅動電動汽車的扭矩包絡控制方法，并通過仿真及實驗驗證了算法的有效性。
　　在本文中，我們首先通過Maltab/Simulink平臺建立了較為系統(tǒng)的車輛模型，該模型通過模擬輪胎與地面的關系、重心偏移以及車輛底盤的三自由度（橫向、縱向、轉向）運動等，較為準確的描繪了車輛運動過程中的動力學特性。
　　

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

4、nk設計了相應的扭矩包絡控制方法。最終，我們將CarSim和Simulink聯(lián)立仿真，構建了一個真實可行的四輪驅動電動汽車仿真平臺。
　　對于其控制算法，電動汽車的穩(wěn)定性控制可被簡單分為縱向穩(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，且對于電動汽車而言，其垂向穩(wěn)定性控制與傳統(tǒng)汽車區(qū)別不大，因此本文主要側重于對于電動汽車的縱橫向穩(wěn)定性控制。對于電動汽車穩(wěn)定性控制而言，由于縱向上可

5、以通過調節(jié)電機扭矩直接調速，因此縱向穩(wěn)定性控制會相對簡單。與之對應的是，由于無法通過調節(jié)電機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。對于這一課題，許多學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，并通過反饋控制，使得該參數保持在相對穩(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，由于在車輛行駛過程中，偏航角（β）很難被實時監(jiān)測出來，許多研究人員又不得不設計各種復雜算

6、法，用以實時估算β值。同時，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），這使得相應的控制算法很難被實際應用。在本文中，我們將會介紹一種新型的扭矩包絡控制算法。簡要來講，通過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)定的相關關系。通過這種方式，本算法不在需要β來衡量車輛的橫向穩(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而產生的繁復的數學模型。最后，本文通過仿真實驗和實