淺談分布式驅(qū)動(dòng)電動(dòng)汽車(chē)動(dòng)力學(xué)控制發(fā)展現(xiàn)狀

孫遠(yuǎn)舉（山東泉港藥業(yè)有限公司，濟(jì)南 250014）

淺談分布式驅(qū)動(dòng)電動(dòng)汽車(chē)動(dòng)力學(xué)控制發(fā)展現(xiàn)狀

孫遠(yuǎn)舉
（山東泉港藥業(yè)有限公司，濟(jì)南 250014）

分布式驅(qū)動(dòng)電動(dòng)汽車(chē)的結(jié)構(gòu)就是將驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)安裝在電動(dòng)車(chē)驅(qū)動(dòng)輪內(nèi)部，這樣的安裝模式主要的優(yōu)勢(shì)表現(xiàn)在傳動(dòng)高效以及內(nèi)部之間的結(jié)構(gòu)緊湊等等。另外，電動(dòng)車(chē)內(nèi)部的電機(jī)不僅僅是電動(dòng)汽車(chē)的信息單元，同時(shí)也是汽車(chē)進(jìn)行反應(yīng)時(shí)的主要控制部分，在汽車(chē)運(yùn)行的過(guò)程中，我們可以對(duì)電動(dòng)機(jī)進(jìn)行獨(dú)立控制，那么就可以有效的實(shí)現(xiàn)多種力學(xué)控制。分布式驅(qū)動(dòng)電動(dòng)汽車(chē)能夠?yàn)轵?qū)動(dòng)防滑和制動(dòng)防抱死控制提供很大的便利，其中，比較迅速和精確的執(zhí)行器就是分布式驅(qū)動(dòng)電動(dòng)車(chē)提供的。除此之外，分布式驅(qū)動(dòng)電動(dòng)汽車(chē)直接橫擺力矩控制具有很大的先進(jìn)性，和過(guò)去的直接橫擺力矩控制相比較來(lái)說(shuō)，適應(yīng)性更強(qiáng)，涉及到的范圍更廣。

分布式驅(qū)動(dòng)電動(dòng)汽車(chē)；動(dòng)力學(xué)；驅(qū)動(dòng)防滑控制；發(fā)展現(xiàn)狀；分析研究

0　引言

在電動(dòng)汽車(chē)發(fā)展的同時(shí)，人們最關(guān)注的問(wèn)題就是汽車(chē)行駛的安全性能，那么在對(duì)汽車(chē)進(jìn)行研究的時(shí)候，將主要的研究目標(biāo)放在了電動(dòng)汽車(chē)驅(qū)動(dòng)力學(xué)控制上。為了使汽車(chē)行駛過(guò)程中更加安全穩(wěn)定，本文針對(duì)驅(qū)動(dòng)防滑與制動(dòng)防抱死控制和直接橫擺力矩控制兩個(gè)主要的方面進(jìn)行了分析，并且根據(jù)對(duì)力學(xué)的研究，逐漸實(shí)現(xiàn)了對(duì)汽車(chē)穩(wěn)定性的綜合控制，在研究的過(guò)程中，將電動(dòng)汽車(chē)的個(gè)別車(chē)輪當(dāng)作研究的對(duì)象，對(duì)其施加制動(dòng)力矩將車(chē)輛的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)進(jìn)行改變，以此來(lái)提高電動(dòng)汽車(chē)安全行駛的性能。

1　驅(qū)動(dòng)防滑與制動(dòng)防抱死控制

電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)矩具有很大的優(yōu)勢(shì)，它不僅具有可控性、準(zhǔn)確性高的特點(diǎn)，并且響應(yīng)非常迅速。和過(guò)去比較傳統(tǒng)的ABS和ASR相比較來(lái)說(shuō)，其可以將電動(dòng)汽車(chē)車(chē)輪的滑移率進(jìn)行改善，增強(qiáng)控制效果。

經(jīng)過(guò)不斷研究發(fā)現(xiàn)，電動(dòng)機(jī)的制動(dòng)轉(zhuǎn)矩的轉(zhuǎn)動(dòng)速度非?？?，并且能夠在短時(shí)間之內(nèi)達(dá)到預(yù)定值，所以我們可以看出，制動(dòng)時(shí)間和制動(dòng)的距離在很大程度上有所減小。電動(dòng)機(jī)不僅具有驅(qū)動(dòng)的功能，同時(shí)也具有制動(dòng)的功能，所以，除了在低轉(zhuǎn)速之下會(huì)將制動(dòng)轉(zhuǎn)矩進(jìn)行限制，分布式驅(qū)動(dòng)電動(dòng)汽車(chē)的驅(qū)動(dòng)防滑與制動(dòng)防抱死的控制方法是一樣的。

控制變量。在這里的控制變量主要指的是電動(dòng)汽車(chē)車(chē)輪的滑移率。由于驅(qū)動(dòng)防滑和制動(dòng)防抱死的主要控制目的就是避免車(chē)輪出現(xiàn)滑轉(zhuǎn)或者抱死的現(xiàn)象，并且判斷車(chē)輪是否出現(xiàn)這一現(xiàn)象的主要根據(jù)就是車(chē)輪的滑移率，并且其控制比較直接，產(chǎn)生響應(yīng)的時(shí)間非常迅速。但是對(duì)滑移率進(jìn)行研究的時(shí)候要注意，電動(dòng)汽車(chē)在不同的路面上，產(chǎn)生的滑移率也有所不同，所以要根據(jù)車(chē)輪對(duì)路面的附著系數(shù)對(duì)滑移率進(jìn)行計(jì)算。另外，滑移率的計(jì)算除了受到附著路面的影響，同時(shí)還會(huì)受到電動(dòng)汽車(chē)的行駛速度和車(chē)輪轉(zhuǎn)動(dòng)速度的影響。對(duì)于四輪驅(qū)動(dòng)的分布式電動(dòng)汽車(chē)來(lái)說(shuō)，在對(duì)其驅(qū)動(dòng)式車(chē)速進(jìn)行計(jì)算的時(shí)候，根本不會(huì)和非驅(qū)動(dòng)車(chē)的車(chē)速進(jìn)行對(duì)比，所以對(duì)車(chē)速進(jìn)行計(jì)算的方法要求更高一步。將對(duì)車(chē)速進(jìn)行參考的計(jì)算方法忽略，把車(chē)輪的速度作為控制變量來(lái)計(jì)算。在電動(dòng)汽車(chē)開(kāi)始行駛的時(shí)候，汽車(chē)開(kāi)始轉(zhuǎn)動(dòng)的速度比較慢，當(dāng)汽車(chē)車(chē)輪轉(zhuǎn)動(dòng)的速度達(dá)到很大的值的時(shí)候，在車(chē)輪開(kāi)始轉(zhuǎn)動(dòng)到達(dá)到一定值之間會(huì)有一段距離的緩沖，因此，就導(dǎo)致了以電動(dòng)汽車(chē)車(chē)輪轉(zhuǎn)動(dòng)速度為控制變量的控制一定會(huì)有所落后。但是電動(dòng)汽車(chē)的車(chē)輪加速度的相位和車(chē)輪速度相位提前到90°。如果將角加速度當(dāng)作控制變量，那么就可以對(duì)車(chē)輪速度的發(fā)展變化對(duì)時(shí)滯進(jìn)行減少和控制。但是應(yīng)該注意的是，電動(dòng)汽車(chē)車(chē)輪的加速度是不能通過(guò)傳感器來(lái)獲得，而是需要根據(jù)對(duì)車(chē)輪速度信號(hào)進(jìn)行測(cè)量和微分，與此同時(shí)，會(huì)將車(chē)輪速度信號(hào)進(jìn)行放大，產(chǎn)生噪音。

2　直接橫擺力矩控制

分布式驅(qū)動(dòng)電動(dòng)汽車(chē)為車(chē)輛利用直接橫擺力矩控制實(shí)現(xiàn)操縱穩(wěn)定性控制提供了一些硬件基礎(chǔ)，電動(dòng)機(jī)具有控制快速，準(zhǔn)確性高的特點(diǎn)，同時(shí)還能夠以最快的速度在驅(qū)動(dòng)以及制動(dòng)狀態(tài)之間進(jìn)行轉(zhuǎn)換，所以使操縱穩(wěn)定性控制的能力范圍有所擴(kuò)大。根據(jù)目前的分布式電動(dòng)汽車(chē)來(lái)看，其直接橫擺力矩控制普遍采用分層控制結(jié)構(gòu)具體如圖1所。圖1的上層部分屬于運(yùn)動(dòng)跟蹤層，使用的是參考模型跟蹤的控制算法，通過(guò)電動(dòng)汽車(chē)駕駛員對(duì)信號(hào)的輸入、電動(dòng)汽車(chē)目前的狀態(tài)以及參考模型的理想狀態(tài)等等有用信息，對(duì)控制力進(jìn)行計(jì)算。另外，下層部分屬于轉(zhuǎn)矩分配控制層，把廣義控制輸入分配到每一個(gè)車(chē)輪上，這樣有利于很好的對(duì)車(chē)輛的運(yùn)動(dòng)進(jìn)行控制，當(dāng)然，也有一部研究采用不分層的直接控制結(jié)構(gòu)。

圖1　直接橫擺力矩分層控制結(jié)構(gòu)

運(yùn)動(dòng)跟蹤控制。在對(duì)分布式驅(qū)動(dòng)電動(dòng)汽車(chē)進(jìn)行運(yùn)動(dòng)跟蹤控制時(shí)，如果通過(guò)制動(dòng)方式對(duì)直接橫擺力矩進(jìn)行控制，一定會(huì)導(dǎo)致速度有所損失，同時(shí)還會(huì)對(duì)電動(dòng)汽車(chē)駕駛員產(chǎn)生很大的影響。所以說(shuō)ESP 不是可以持續(xù)的控制車(chē)輛，在對(duì)其進(jìn)行控制的時(shí)候也存在死區(qū)，那么就可以允許電動(dòng)汽車(chē)運(yùn)行的狀態(tài)和參考模型之間的響應(yīng)存在一些差距。其中，分布式驅(qū)動(dòng)電動(dòng)汽車(chē)可以充分發(fā)揮自己的優(yōu)勢(shì)，對(duì)每一個(gè)車(chē)輪的驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)矩和制動(dòng)轉(zhuǎn)矩進(jìn)行準(zhǔn)確的控制，并且在完成橫擺運(yùn)動(dòng)控制同時(shí)還可以滿(mǎn)足駕駛員的加速目的。因此現(xiàn)有分布式驅(qū)動(dòng)電動(dòng)汽車(chē)運(yùn)動(dòng)跟蹤控制都不存在死區(qū)，而是持續(xù)的控制車(chē)輛跟蹤參考模型響應(yīng)。

3　結(jié)語(yǔ)

在電動(dòng)汽車(chē)發(fā)展的同時(shí)，人們最關(guān)注的問(wèn)題就是汽車(chē)行駛的安全性能，那么在對(duì)汽車(chē)進(jìn)行研究的時(shí)候，將主要的研究目標(biāo)放在了電動(dòng)汽車(chē)驅(qū)動(dòng)力學(xué)控制上。為了使汽車(chē)行駛過(guò)程中更加安全穩(wěn)定，本文針對(duì)驅(qū)動(dòng)防滑與制動(dòng)防抱死控制和直接橫擺力矩控制兩個(gè)主要的方面進(jìn)行了分析，希望能夠提高分布式驅(qū)動(dòng)電動(dòng)汽車(chē)的安全穩(wěn)定性。

［1］左建令.基于四輪驅(qū)動(dòng)電動(dòng)汽車(chē)的路面識(shí)別及驅(qū)動(dòng)防滑研究［D］.上海:同濟(jì)大學(xué)，2006.

［2］張弦，羅禹貢，范晶晶等.電動(dòng)車(chē)輛驅(qū)動(dòng)防滑控制方法的研究［J］.車(chē)輛與動(dòng)力技術(shù).2007（03）:13-19.

［3］張兆良.輪邊驅(qū)動(dòng)電動(dòng)汽車(chē)VSC驅(qū)動(dòng)防滑控制算法研究［D］.上海同濟(jì)大學(xué)，2011.

10.16640/j.cnki.37-1222/t.2016.18.253