四轮独立电动汽车的驱动控制与平顺性*（续1）

刘鑫 许鸣珠

（石家庄铁道大学）

基于轮毂电机的电动汽车可以实现分布驱动，对汽车行驶性能的可控度更高，所以文章借助虚拟机技术讨论电动汽车驱动策略的控制方法和汽车平顺性能的联系。目前对汽车平顺性的研究方向主要集中在簧下质量、汽车悬架的阻尼比及汽车质心位置3个方面[1]。文献[2]主要就集成轮毂而造成的簧下质量增加进行了平顺性试验。在对电动汽车驱动力分配控制策略的制定过程中，主要考虑的是滑移率，或者汽车操纵稳定性，文献[3]利用路面识别和等转矩的反馈控制来减少汽车运行时的滑移率。文章提出了以等转矩输出为目标的控制策略，使用最优控制理论设计了驱动系统的反馈控制器，分别控制4个驱动电机的电流，有效提高了汽车行进的平顺性。

1 建模

1.1 整车模型

以某轿车的车身参数作为样车参数，样车主要包括车身、底盘及电机驱动系统。设计前悬架为多杆悬架，后悬架为单横臂式悬架，前者可以方便平稳转向，后者可以抗侧倾。转向系统采用前轮转向的齿轮齿条转向系，没有激活转向助力。轮胎选用参数简单，具有高度非线性和粘弹性的仿真模型——Fiala轮胎模型。Fiala轮胎模型是经典弹性圆环状梁模型，输出精度高，对轮胎的侧偏效应有很好的反应，可应用于2D和3D路面[4]。为了创建不同的路面情况，选用2D道路中的随机不平路面。

力学模型在ADAMS软件中完成，电机模型利用Simulink软件完成。汽车参数，如表1所示，最后建立四轮汽车力学模型，如图1所示[5]。

表1 样车参数

图1 整车力学模型

1.2 电机模型

采用直流永磁电机，额定功率2 kW，额定电压220 V，额定转速3 000 r/min，建立电机平衡方程并进行拉氏变换，最后在Simulink环境下建立电机模型，如图 2 所示[6]。

图2 电机数学模型

2 驱动力矩分配策略

四轮电动汽车转矩的分配策略主要有等转矩分配或等功率分配原则，文章采用等转矩分配原则，利用最优化电流的方法来控制4个轮毂电机的转矩，以最小的误差维持系统平衡状态。首先，利用传感器得到4个电机当前行驶状态的电流值，求出电流的均值及其和每个电机电流的偏差，将电流偏差通过系统反馈到PWM驱动模块，再通过控制电压来调控电流偏差，减少波动，从而完成对驱动力矩的分配控制[7]。图3示出整车驱动控制结构框图。图3中，Ri为每个轮毂电机电压驱动的初始值；DSi是每个轮毂电机的驱动系统；FCi是每个驱动系统的反馈调节。

图3 整车驱动控制结构框图

（待续）