四轮独立驱动纯电动汽车驱动防滑控制-论文.pdf

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1、轻型汽车技术2014(1／2)江苏省汽车工程学会“2013新能源汽车技术与发展研讨会”优秀论文3四轮独立驱动纯电动汽车驱动防滑控制殷国栋王善豹王金湘陈南(东南大学机械工程学院)摘要本文研究四轮独立驱动(4WID)纯电动汽车的驱动防滑(ASK)，提出基于门限角加速度和滑转率的模糊滑转率控制方法。利用4XVID电动汽车驱动力矩独立可控，转速和驱动力矩容易获得的特点，以实际角加速度与门限角加速度之差和实际滑转率作为模糊控制器输入，使得实际角加速度接近门限角加速度，控制各轮的驱动力矩实现驱动防滑。与PID控制进行对比，仿真结果表明，基于门限角加速度的模糊滑转率

2、控制，能有效的降低滑转率，抑制驱动轮的滑转，提高了电动汽车在低附着路面加速行驶的稳定性和安全性。关键词：电动汽车四轮独立驱动驱动防滑控制模糊控制轮毂电机控制车轮驱动轮打滑，从而将滑转率控制在合理前言范围内。随着环境污染及能源短缺的日益加剧，电动本文针对四轮驱动轮毂电机电动汽车驱动防汽车技术受到了政府及科技界越来越多的重视，滑问题，提出了一种根据实际角加速度与门限角电动汽车技术的研究也成为了国内外研究的热点加速度之差和实际滑转率设计驱动防滑控制器的[1_2】，其中电动汽车驱动防滑技术的研究便是其中方法，并设计了PID驱动防滑控制器进行对比。仿一个方向。四

3、轮驱动轮毂电机电动汽车因为电机真结果表明，该模糊控制器有效地防止驱动轮打独立可控，转速和转矩容易获得，并且电机响应速滑，降低了滑转率，在电动汽车驱动防滑控制方面度快，驱动力矩可精确控制，因此在驱动防滑技术取得良好的效果。方面比传统汽车更有优势。在电动汽车驱动防1系统数学模型滑控制方面有外国学者提出利用估计最大传动力矩限制滑转率的增大，该方法可限制电机的最建立‘1／4车辆动力学模型，建模如下：大驱动力矩，从而有效控制滑转率，也有学者利用1．1车轮动力学模型滑膜控制网方法在电动汽车驱动与制动方面对滑纵向运动方程：转率进行控制，同样取得良好的效果；国内有研究

4、mu=Fd—Fdr(1)人员01根据驱动轮门限角加速度和附着率设计车轮运动方程：驱动防滑模糊控制器，该模糊控制器能够有效地jwwi=Ti-F~R-F=fR(2)此项工作得到国家自然科学基金资助，项目批准号：51105074，51205058；机械传动国家重点实验室2012年度开放基金资助项目批准号：sKLMT—KFKT一2012064江苏省汽车工程学会“2013新能源汽车技术与发展研讨会”优秀论文轻型汽车技术2014(1／2)地面摩擦力：∞为电机转子的机械角速度；，为直轴和交=I-t()(3)轴的电感。考虑到车辆的纵向加速度及侧向加速度，垂同时，电磁转

5、矩表达式为：向载荷F为：要p[fdiq+(Ld—iq)idi](7)F㈣=(1Mg+Mah)1~一_lMay2_旱电机的机械动态模型为：=·(丢Mg+May导){一号Max旱÷[]re-B~o~-T1](8)式中，B，J'T1分别为粘滞摩擦系数，转动惯量式中，i为(1,2，3，4)，分别为fl，fr，rl，rr；M为和负载转矩。整车质量；m为l／4整车质量；u为车速；为第i取状态变量为x=i，x=∞电机控制中迫使个车轮的驱动力；F击为阻力；j为车轮转动惯量；i=0，即IlJ：，得电机模型状态空间表达式为：Wi为第i个车轮的角速度；为电机的驱动力矩；f为

6、滚动摩擦系数；R为车轮半径；为第i个车一r—p1王rfd10LqLqLq轮的路面附着系数；F为第i个车轮的垂向载荷；df，d分别为前、后轮轮距；a】【，av分别为车辆的纵寺p1lr丁-B0J向、侧向加速度；lf，l分别为汽车质心到前后轴的该电机的控制输入为q轴电压和负载扭矩，距离；h为质心高度；l为前后轴距。输出变量为q轴电流和电机机械角速度。根据电1-2车轮滑转率磁转矩表达式可得：Rwi-ui驱动(4)i=po(9)：旦迎制动(5)：‘Ui2驱动防滑控制方法式中-_一第i个车轮的滑转率四轮驱动电动汽车在驱动过程中，因为路面Wl_—第i个车轮的角速度附

7、着系数过低，很有可能导致车轮过度滑转，从而u．_—每i个车轮轮心速度影响车辆的稳定性和安全性。车辆在过度滑转过1．3轮毂电机模型程中车轮角加速度快速增加，致使滑转率增加，车本文采用的是永磁同步轮毂电机【n1，该电机轮附着力减小，本文根据角加速度门限值设计模的数学模型如下：糊控制器，使车轮滑转率控制在合理范围内。ua=ria+一2．1门限角加速度’忽略滚动阻力及风阻，由式(1)，(2)，(4)可u知，角加速度仪，车轮转动扭矩，滑动率三者之间的关系如下：其中，1lrd=Mf=q60=pco式中，U，U，i，id为q轴的电压和电流分、一一u‘oR+∞uR【J

8、“．+(1一)mR]a—Ti一一——R一———ml!～(1)【l，量；，为dq轴的磁链分量；f