双电机四轮驱动电动汽车驱动防滑转控制策略研究

作     者：宋炳潭 

作者单位：山东理工大学 

学位级别：硕士

导师姓名：葛文庆;刘绍勋

授予年度：2021年

学科分类：08[工学] 0807[工学-动力工程及工程热物理] 

主      题：双电机电动汽车 驱动防滑 操纵稳定性 转矩分配 制动力矩分配 

摘      要：在所有工业发展过程中,发展与环保永远是辩证统一的。纵观汽车发展史,传统汽车所需燃料以及尾气的排放无疑体现了传统汽车与环境保护之间的相互排斥,而节能、无污染的电动汽车的出现,使得汽车工业与环境保护之间能够以相互促进的方式发展。新型的双电机四驱电动汽车以其简单的构架综合了集中控制电动汽车与分布式电动汽车的优点,成为国内外学者与企业研究的热点。本文以双电机电动汽车为研究对象,重点研究在行驶过程中车辆发生纵向失稳与横向失稳的问题,设计的控制策略对双电机电动汽车稳定性与动力性的提高有一定的学术意义。为解决驱动过程中车轮易发生滑转的问题,分别建立了:路面识别算法以识别出当前车辆行驶路面的最优滑转率;径向基函数PID控制算法以通过设置输入、输出实现对车轮滑转率的控制。设计整车驱动防滑转控制策略,以“高选原则挑选进行主要控制的电机,以转矩补偿策略对另一轴电机进行辅助监督控制。通过在不同路面进行仿真分析,各车轮滑转率与车轮所在路面最优滑转率的偏差均小于0.02,车辆加速能力提高约25%。为解决车辆转向过程中发生的侧向失稳问题,通过分析车辆侧向失稳原因及车辆转向特性,设计了针对侧向失稳问题的操纵稳定性分层控制策略。上层跟踪层,首先确定控制目标为横摆角速度,通过建立横摆角速度二自由度度参考模型与实际车辆中的横摆角速度对比计算出解决失稳现象的附加横摆力矩。下层制动力分配层,建立车轮液压仿真模型,通过液压差动制动分配将附加横摆力矩转换成施加于车轮的制动力矩,根据车辆当前转向特性判断出施加制动力矩车轮。能够在车辆失稳时,控制车辆实际横摆角速度与目标值偏差小于目标值的16%。为保证车辆在加速转向过程中,既能保证纵向、侧向稳定性又能保证车辆动力性,设计驱动防滑转控制系统与操纵稳定性控制系统的协调控制。分析车辆在不同车速条件下对动力性与稳定性的不同需求,设定车速门限值,低速行驶时优先保证车辆动力性,高速时优先保证车辆的稳定性。围绕这些需求,设计不同车速时控制系统开启条件。通过两种不同工况下加速转向仿真验证,结果显示两种工况均能够在车轮滑转时,将车轮滑转率与路面最优滑转率的偏差控制在0.02以下;在车辆发生侧向失稳时控制车辆实际横摆角速度与目标值偏差小于目标值的16%。