分布式電驅(qū)動(dòng)車(chē)輛驅(qū)動(dòng)控制技術(shù)

摘要：分布式電驅(qū)動(dòng)車(chē)輛各驅(qū)動(dòng)輪牽引力可獨(dú)立分配且互不影響，具有傳動(dòng)鏈短、動(dòng)力響應(yīng)快和能量傳遞效率高等優(yōu)點(diǎn)，調(diào)節(jié)各車(chē)輪轉(zhuǎn)矩的分配，可提高車(chē)輛的動(dòng)力性。但是當(dāng)車(chē)輛行駛至對(duì)開(kāi)路面或者對(duì)接路面時(shí)，左右、前后驅(qū)動(dòng)輪轉(zhuǎn)矩不同會(huì)造成車(chē)輛的穩(wěn)定性變差。如何協(xié)同4個(gè)電機(jī)轉(zhuǎn)矩工作，保證在不同路況下的穩(wěn)定性和動(dòng)力性成為本文研究的重點(diǎn)。

關(guān)鍵詞：分布式電驅(qū)動(dòng)車(chē)輛;轉(zhuǎn)矩分配;控制策略

中圖分類(lèi)號(hào)：U461.3 文獻(xiàn)標(biāo)示碼：A

分布式電驅(qū)動(dòng)車(chē)輛，采用多個(gè)輪轂電機(jī)，并按分布式結(jié)構(gòu)安裝在車(chē)輛的各個(gè)部位，每個(gè)輪轂電機(jī)獨(dú)立驅(qū)動(dòng)，這樣牽引力可獨(dú)立分配且互不影響。整車(chē)的控制結(jié)構(gòu)分為上下2層，上層控制器負(fù)責(zé)策略控制，控制整車(chē)的行駛方向和姿態(tài)，下層控制器控制4個(gè)車(chē)輪轉(zhuǎn)矩的實(shí)時(shí)分配。

轉(zhuǎn)矩分配遵循最優(yōu)滑移率、電機(jī)轉(zhuǎn)矩最大限制、路面所能提供的最大驅(qū)動(dòng)力限制和期望橫擺角速度為零等原則。其中，最優(yōu)滑移率控制，由滑移率控制器直接根據(jù)設(shè)定最優(yōu)滑移率與實(shí)時(shí)滑移率差值輸出調(diào)整力矩T_slip ，下層控制器作為集成控制器，根據(jù)需要實(shí)時(shí)調(diào)整驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)矩，期望橫擺角速度為零控制，即為將輪胎側(cè)向力和縱向力聯(lián)合產(chǎn)生的橫擺力矩經(jīng)過(guò)方程求解M_yaw ，然后去調(diào)整左右車(chē)輪的驅(qū)動(dòng)力矩^[1]。特殊路面指低附著路面和對(duì)開(kāi)路面。其中，低附著路面指車(chē)輪摩擦系數(shù)低的路面，如雪地、冰面等;對(duì)開(kāi)路面指左右側(cè)車(chē)輪摩擦系數(shù)差異較大的路面，如一邊瀝青一邊冰的路面。

1滑移率估計(jì)控制

當(dāng)車(chē)輛從高附著路面進(jìn)入低附著路面時(shí)，車(chē)輪會(huì)發(fā)生滑轉(zhuǎn)，駛?cè)雽?duì)開(kāi)路面時(shí)，還會(huì)造成車(chē)輛側(cè)偏。所以要研究分布式電驅(qū)動(dòng)車(chē)輛加速進(jìn)入特殊路面時(shí)的驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)矩分配控制策略，其控制算法須先根據(jù)滑移率估計(jì)模塊做出一級(jí)判斷，即滑移率估計(jì)，目的是確定駛?cè)氲氖堑透街访孢€是對(duì)開(kāi)路面，然后進(jìn)入相應(yīng)的轉(zhuǎn)矩分配模式。其控制流程圖如圖1所示。

2從高附著路面行駛到低附著系數(shù)路面時(shí)的控制

如果車(chē)輪進(jìn)入低附著路面時(shí)沒(méi)有滑轉(zhuǎn)，則按照平均分配模式分配轉(zhuǎn)矩。如果發(fā)生了滑轉(zhuǎn)，則進(jìn)行最優(yōu)滑移率控制模式?？刂品椒ㄒ唬?輪最優(yōu)滑移率獨(dú)立控制，當(dāng)2個(gè)前輪進(jìn)入低附著路面產(chǎn)生滑轉(zhuǎn)，左前和右前輪滑移率控制器迅速做出調(diào)整前輪輸出轉(zhuǎn)矩的命令^[2]，從而控制前輪的滑移率在最優(yōu)范圍內(nèi)，后輪的控制原理與前輪一致;方法二，前后輪分別進(jìn)入低附著路面的時(shí)間差關(guān)聯(lián)控制，當(dāng)前輪滑移率估計(jì)模塊檢測(cè)超過(guò)最優(yōu)滑移率時(shí)，即做出調(diào)整輸出轉(zhuǎn)矩的命令，同時(shí)后輪滑移率控制器估算后輪進(jìn)入低附著路面的時(shí)間△t，當(dāng)△t時(shí)間到達(dá)后，后輪滑移率控制器直接根據(jù)前輪的實(shí)時(shí)工況、驅(qū)動(dòng)力矩及垂向載荷比調(diào)整后輪驅(qū)動(dòng)力矩。

3從高附著路面行駛到對(duì)開(kāi)路面時(shí)的控制

當(dāng)車(chē)輛從高附著路面行駛到對(duì)開(kāi)路面時(shí)，如果單側(cè)前輪沒(méi)有滑轉(zhuǎn)，則按照平均分配模式分配轉(zhuǎn)矩。如果發(fā)生滑轉(zhuǎn)，則進(jìn)行最優(yōu)滑移率控制模式。控制方法一，左前輪進(jìn)入路面時(shí)若滑轉(zhuǎn)，則左前輪滑移率控制器起作用，并迅速做出調(diào)整左前輪輸出轉(zhuǎn)矩的命令，控制其滑移率在最優(yōu)滑移率范圍內(nèi)，同時(shí)，本著同軸轉(zhuǎn)矩盡量相同的原則，左前輪滑移率控制器將調(diào)整力矩賦值給右前輪轉(zhuǎn)矩控制器，實(shí)現(xiàn)同軸鎖定，后輪的控制方式與前輪一致;方法二，考慮到左前和左后輪進(jìn)入到低附著路面有一定的時(shí)間差，在左前輪滑移率估計(jì)模塊檢測(cè)到滑移率超過(guò)最優(yōu)滑移率時(shí)，左前輪滑移率控制器做出調(diào)整輸出轉(zhuǎn)矩的命令，同時(shí)，左前輪滑移率控制器估算后輪進(jìn)入低附著路面的時(shí)間差△t，當(dāng)△t時(shí)間到達(dá)后，左后輪滑移率控制器及右后輪滑移率控制器直接根據(jù)左前輪實(shí)時(shí)調(diào)整驅(qū)動(dòng)力矩，以及垂向載荷比調(diào)整后輪驅(qū)動(dòng)力矩，實(shí)現(xiàn)前后軸關(guān)聯(lián)控制^[3]。

【參考文獻(xiàn)】

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