分布式電驅動車輛驅動控制技術

摘要：分布式電驅動車輛各驅動輪牽引力可獨立分配且互不影響，具有傳動鏈短、動力響應快和能量傳遞效率高等優點，調節各車輪轉矩的分配，可提高車輛的動力性。但是當車輛行駛至對開路面或者對接路面時，左右、前后驅動輪轉矩不同會造成車輛的穩定性變差。如何協同4個電機轉矩工作，保證在不同路況下的穩定性和動力性成為本文研究的重點。

關鍵詞：分布式電驅動車輛;轉矩分配;控制策略

中圖分類號：U461.3 文獻標示碼：A

分布式電驅動車輛，采用多個輪轂電機，并按分布式結構安裝在車輛的各個部位，每個輪轂電機獨立驅動，這樣牽引力可獨立分配且互不影響。整車的控制結構分為上下2層，上層控制器負責策略控制，控制整車的行駛方向和姿態，下層控制器控制4個車輪轉矩的實時分配。

轉矩分配遵循最優滑移率、電機轉矩最大限制、路面所能提供的最大驅動力限制和期望橫擺角速度為零等原則。其中，最優滑移率控制，由滑移率控制器直接根據設定最優滑移率與實時滑移率差值輸出調整力矩T_slip ，下層控制器作為集成控制器，根據需要實時調整驅動轉矩，期望橫擺角速度為零控制，即為將輪胎側向力和縱向力聯合產生的橫擺力矩經過方程求解M_yaw ，然后去調整左右車輪的驅動力矩^[1]。特殊路面指低附著路面和對開路面。其中，低附著路面指車輪摩擦系數低的路面，如雪地、冰面等;對開路面指左右側車輪摩擦系數差異較大的路面，如一邊瀝青一邊冰的路面。

1滑移率估計控制

當車輛從高附著路面進入低附著路面時，車輪會發生滑轉，駛入對開路面時，還會造成車輛側偏。所以要研究分布式電驅動車輛加速進入特殊路面時的驅動轉矩分配控制策略，其控制算法須先根據滑移率估計模塊做出一級判斷，即滑移率估計，目的是確定駛入的是低附著路面還是對開路面，然后進入相應的轉矩分配模式。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路面時的控制

如果車輪進入低附著路面時沒有滑轉，則按照平均分配模式分配轉矩。如果發生了滑轉，則進行最優滑移率控制模式。控制方法一，4輪最優滑移率獨立控制，當2個前輪進入低附著路面產生滑轉，左前和右前輪滑移率控制器迅速做出調整前輪輸出轉矩的命令^[2]，從而控制前輪的滑移率在最優范圍內，后輪的控制原理與前輪一致;方法二，前后輪分別進入低附著路面的時間差關聯控制，當前輪滑移率估計模塊檢測超過最優滑移率時，即做出調整輸出轉矩的命令，同時后輪滑移率控制器估算后輪進入低附著路面的時間△t，當△t時間到達后，后輪滑移率控制器直接根據前輪的實時工況、驅動力矩及垂向載荷比調整后輪驅動力矩。

3從高附著路面行駛到對開路面時的控制

當車輛從高附著路面行駛到對開路面時，如果單側前輪沒有滑轉，則按照平均分配模式分配轉矩。如果發生滑轉，則進行最優滑移率控制模式。控制方法一，左前輪進入路面時若滑轉，則左前輪滑移率控制器起作用，并迅速做出調整左前輪輸出轉矩的命令，控制其滑移率在最優滑移率范圍內，同時，本著同軸轉矩盡量相同的原則，左前輪滑移率控制器將調整力矩賦值給右前輪轉矩控制器，實現同軸鎖定，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入到低附著路面有一定的時間差，在左前輪滑移率估計模塊檢測到滑移率超過最優滑移率時，左前輪滑移率控制器做出調整輸出轉矩的命令，同時，左前輪滑移率控制器估算后輪進入低附著路面的時間差△t，當△t時間到達后，左后輪滑移率控制器及右后輪滑移率控制器直接根據左前輪實時調整驅動力矩，以及垂向載荷比調整后輪驅動力矩，實現前后軸關聯控制^[3]。

【參考文獻】

[1]（美）拉賈馬尼（Rajamani R）.車輛動力學及控制[M].機械工業出版社.2010.

[2] Xu Guoqing，Xu Kun，等.一種電動汽車的滑移率檢測方法及檢測系統：wo.wo2012071776A1[P].2012.

[3]左建令.基于四輪驅動電動車的路面識別及驅動防滑研究[D].同濟大學，2006.