浅谈分布式驱动电动汽车动力学控制发展现状

2016-09-19孙远举山东泉港药业有限公司济南250014

山东工业技术 2016年18期

孙远举（山东泉港药业有限公司，济南 250014）

孙远举
（山东泉港药业有限公司，济南 250014）

分布式驱动电动汽车的结构就是将驱动电动机安装在电动车驱动轮内部，这样的安装模式主要的优势表现在传动高效以及内部之间的结构紧凑等等。另外，电动车内部的电机不仅仅是电动汽车的信息单元，同时也是汽车进行反应时的主要控制部分，在汽车运行的过程中，我们可以对电动机进行独立控制，那么就可以有效的实现多种力学控制。分布式驱动电动汽车能够为驱动防滑和制动防抱死控制提供很大的便利，其中，比较迅速和精确的执行器就是分布式驱动电动车提供的。除此之外，分布式驱动电动汽车直接横摆力矩控制具有很大的先进性，和过去的直接横摆力矩控制相比较来说，适应性更强，涉及到的范围更广。

分布式驱动电动汽车；动力学；驱动防滑控制；发展现状；分析研究

0　引言

在电动汽车发展的同时，人们最关注的问题就是汽车行驶的安全性能，那么在对汽车进行研究的时候，将主要的研究目标放在了电动汽车驱动力学控制上。为了使汽车行驶过程中更加安全稳定，本文针对驱动防滑与制动防抱死控制和直接横摆力矩控制两个主要的方面进行了分析，并且根据对力学的研究，逐渐实现了对汽车稳定性的综合控制，在研究的过程中，将电动汽车的个别车轮当作研究的对象，对其施加制动力矩将车辆的运动状态进行改变，以此来提高电动汽车安全行驶的性能。

1　驱动防滑与制动防抱死控制

电动机的转矩具有很大的优势，它不仅具有可控性、准确性高的特点，并且响应非常迅速。和过去比较传统的ABS和ASR相比较来说，其可以将电动汽车车轮的滑移率进行改善，增强控制效果。

经过不断研究发现，电动机的制动转矩的转动速度非常快，并且能够在短时间之内达到预定值，所以我们可以看出，制动时间和制动的距离在很大程度上有所减小。电动机不仅具有驱动的功能，同时也具有制动的功能，所以，除了在低转速之下会将制动转矩进行限制，分布式驱动电动汽车的驱动防滑与制动防抱死的控制方法是一样的。

控制变量。在这里的控制变量主要指的是电动汽车车轮的滑移率。由于驱动防滑和制动防抱死的主要控制目的就是避免车轮出现滑转或者抱死的现象，并且判断车轮是否出现这一现象的主要根据就是车轮的滑移率，并且其控制比较直接，产生响应的时间非常迅速。但是对滑移率进行研究的时候要注意，电动汽车在不同的路面上，产生的滑移率也有所不同，所以要根据车轮对路面的附着系数对滑移率进行计算。另外，滑移率的计算除了受到附着路面的影响，同时还会受到电动汽车的行驶速度和车轮转动速度的影响。对于四轮驱动的分布式电动汽车来说，在对其驱动式车速进行计算的时候，根本不会和非驱动车的车速进行对比，所以对车速进行计算的方法要求更高一步。将对车速进行参考的计算方法忽略，把车轮的速度作为控制变量来计算。在电动汽车开始行驶的时候，汽车开始转动的速度比较慢，当汽车车轮转动的速度达到很大的值的时候，在车轮开始转动到达到一定值之间会有一段距离的缓冲，因此，就导致了以电动汽车车轮转动速度为控制变量的控制一定会有所落后。但是电动汽车的车轮加速度的相位和车轮速度相位提前到90°。如果将角加速度当作控制变量，那么就可以对车轮速度的发展变化对时滞进行减少和控制。但是应该注意的是，电动汽车车轮的加速度是不能通过传感器来获得，而是需要根据对车轮速度信号进行测量和微分，与此同时，会将车轮速度信号进行放大，产生噪音。

2　直接横摆力矩控制

分布式驱动电动汽车为车辆利用直接横摆力矩控制实现操纵稳定性控制提供了一些硬件基础，电动机具有控制快速，准确性高的特点，同时还能够以最快的速度在驱动以及制动状态之间进行转换，所以使操纵稳定性控制的能力范围有所扩大。根据目前的分布式电动汽车来看，其直接横摆力矩控制普遍采用分层控制结构具体如图1所。图1的上层部分属于运动跟踪层，使用的是参考模型跟踪的控制算法，通过电动汽车驾驶员对信号的输入、电动汽车目前的状态以及参考模型的理想状态等等有用信息，对控制力进行计算。另外，下层部分属于转矩分配控制层，把广义控制输入分配到每一个车轮上，这样有利于很好的对车辆的运动进行控制，当然，也有一部研究采用不分层的直接控制结构。

图1　直接横摆力矩分层控制结构

运动跟踪控制。在对分布式驱动电动汽车进行运动跟踪控制时，如果通过制动方式对直接横摆力矩进行控制，一定会导致速度有所损失，同时还会对电动汽车驾驶员产生很大的影响。所以说ESP 不是可以持续的控制车辆，在对其进行控制的时候也存在死区，那么就可以允许电动汽车运行的状态和参考模型之间的响应存在一些差距。其中，分布式驱动电动汽车可以充分发挥自己的优势，对每一个车轮的驱动转矩和制动转矩进行准确的控制，并且在完成横摆运动控制同时还可以满足驾驶员的加速目的。因此现有分布式驱动电动汽车运动跟踪控制都不存在死区，而是持续的控制车辆跟踪参考模型响应。