4轮独立轮毂电机驱动电动汽车的最优转矩分配控制策略



4轮独立轮毂电机驱动电动汽车的最优转矩分配控制策略

车辆平面运动（纵向、横向和横摆运动）主要取决于轮胎与路面间接触印记的摩擦力。轮胎的摩擦力受路面条件和垂直轮胎负荷的限制。为了保证车辆在极限处的性能而应使所有轮胎工作在有效范围内，轮胎力需要被控制在轮胎摩擦椭圆内。电动汽车在解决环境和能源问题上受到了广泛关注，其在运动控制控制方面比内燃机车更具优势。

为了提高车辆的稳定性，应在满足驾驶员命令的同时保证每个车轮分配的制动/驱动力矩的轮胎饱和特性。提出了一个最佳的扭矩分配方法，即在电动汽车上配备4个独立的轮毂电机以提高车辆的操纵和稳定性能，并建立了考虑不同性能指标（车辆的重心和力矩误差、执行控制力和轮胎的负荷情况）间干扰的多功能新型目标函数。该方法可以获得优化解析解。

提出的目标函数以实现理想重心处受力和力矩与实际值之间的误差最小化、控制执行器力的最小化以及施加到每个车轮上力矩使轮胎负荷合适为目标。设计了一种加权因子调整方案，在目标函数中调整各性能的相对权重来满足不同的驾驶条件，为驾驶员提供正确的路感并能保持车辆的稳定性。为了能够实时执行，对优化问题采用了闭环的解决方案。基于CarSim 和Matlab/Simulink对所提出最优转矩分配的有效性进行了仿真评估。在不同驾驶条件下的仿真结果表明，所提出的控制策略可以有效提高4轮独立轮毂电机驱动电动汽车的操纵稳定性，包括在路面湿滑的条件下。未来，实时对重心位置、轮胎力以及路面摩擦因数的估计是必要的。

刊名：Vehicle System Dynamics（英）

刊期：2015年第53卷

作者：Avesta Goodarzi et al

编译：杨昆