四轮毂电机独立驱动电动汽车的转矩控制策略研究

四轮毂电机驱动的电动汽车是效率最高的驱动系统，其关键技术是稳定性控制和牵引力/制动力分配控制，本课题主要研究各轮子驱动力的分配策略及其对汽车动力学性能及车辆稳定性等方面的影响。从汽车动力学出发，建立精确的轮边驱动电动汽车DYC非线性状态方程，该状态方程要能反映当前的车况和路况；设计出合理的整车控制策略，实现优化转矩给定的方案，既保证电动车牵引力控制，又要保证汽车行驶过程中的稳定性要求，同时还要实现电子差速；应用现代非线性滑模变结构控制理论，设计出合理的观测器及控制器，实现整车的DYC控制；建立合理的整车MATLAB/Simulink仿真模型，仿真出各种路况下的整车稳定性能及汽车动力性能，并为各种优化控制算法提供理论依据。在四轮毂电机驱动电动车上实现稳定性控制技术,可有效提高车辆转向行驶性能,并减小转向半径,大大增加转向灵便性,其动力性能超过内燃机车，被认为是未来电动车发展的必由之路。

针对汽车在左右两侧车轮附着系数明显不同的情况下，进行直线加速行驶时，易出现摆尾等失控现象，根据电动轮式四轮驱动汽车驱动力矩独立可控的特点，提出基于PID控制算法，结合DYC-TCS控制策略，控制内、外侧车轮的驱动力矩，实现整车操纵稳定性的最优。并在Adams/View中建立了四轮驱动汽车的模型，与Simulink进行了联合仿真。结果表明，在汽车在左右两侧车轮附着系数明显不同的情况下,进行直线加速试验时，采用DYC-TCS控制策略，明显优于传统的无DYC-TCS控制策略的方案，也优于仅有TCS控制的方案。采用DYC-TCS策略后，最大横摆角速度仅为传统的无DYC-TCS控制策略方案的4%，最大侧向位移仅为5%。根据电动轮式四轮驱动汽车驱动力矩独立可控的特点，为提高车辆的操纵稳定性，基于横摆控制策略，提出转向的同时，根据目标横摆角速度，基于PID控制算法，结合DYC-TCS控制策略，控制内、外侧车轮的驱动力矩，实现整车操纵稳定性的最优。并在Adams/View中建立了四轮驱动汽车的模型，与Simulink进行了联合仿真。结果表明，在进行角阶跃输入响应时，采用DYC-TCS控制策略，优于简单增加内侧驱动力矩的方案，更优于及内外侧等力矩驱动的方案。相对常规的内外侧等力矩驱动而言，采用DYC-TCS策略后，最大横摆角速度缩小2.17%，最小横摆角速度缩小19.80%，横摆角速度收敛时间缩短12.28%,改善车轮的滑转状态。