劉鑫 許鳴珠

（石家莊鐵道大學(xué)）

基于輪轂電機(jī)的電動(dòng)汽車可以實(shí)現(xiàn)分布驅(qū)動(dòng)，對汽車行駛性能的可控度更高，所以文章借助虛擬機(jī)技術(shù)討論電動(dòng)汽車驅(qū)動(dòng)策略的控制方法和汽車平順性能的聯(lián)系。目前對汽車平順性的研究方向主要集中在簧下質(zhì)量、汽車懸架的阻尼比及汽車質(zhì)心位置3個(gè)方面[1]。文獻(xiàn)[2]主要就集成輪轂而造成的簧下質(zhì)量增加進(jìn)行了平順性試驗(yàn)。在對電動(dòng)汽車驅(qū)動(dòng)力分配控制策略的制定過程中，主要考慮的是滑移率，或者汽車操縱穩(wěn)定性，文獻(xiàn)[3]利用路面識(shí)別和等轉(zhuǎn)矩的反饋控制來減少汽車運(yùn)行時(shí)的滑移率。文章提出了以等轉(zhuǎn)矩輸出為目標(biāo)的控制策略，使用最優(yōu)控制理論設(shè)計(jì)了驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的反饋控制器，分別控制4個(gè)驅(qū)動(dòng)電機(jī)的電流，有效提高了汽車行進(jìn)的平順性。

1 建模

1.1 整車模型

以某轎車的車身參數(shù)作為樣車參數(shù)，樣車主要包括車身、底盤及電機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)。設(shè)計(jì)前懸架為多桿懸架，后懸架為單橫臂式懸架，前者可以方便平穩(wěn)轉(zhuǎn)向，后者可以抗側(cè)傾。轉(zhuǎn)向系統(tǒng)采用前輪轉(zhuǎn)向的齒輪齒條轉(zhuǎn)向系，沒有激活轉(zhuǎn)向助力。輪胎選用參數(shù)簡單，具有高度非線性和粘彈性的仿真模型——Fiala輪胎模型。Fiala輪胎模型是經(jīng)典彈性圓環(huán)狀梁模型，輸出精度高，對輪胎的側(cè)偏效應(yīng)有很好的反應(yīng)，可應(yīng)用于2D和3D路面[4]。為了創(chuàng)建不同的路面情況，選用2D道路中的隨機(jī)不平路面。

力學(xué)模型在ADAMS軟件中完成，電機(jī)模型利用Simulink軟件完成。汽車參數(shù)，如表1所示，最后建立四輪汽車力學(xué)模型，如圖1所示[5]。

表1 樣車參數(shù)

圖1 整車力學(xué)模型

1.2 電機(jī)模型

采用直流永磁電機(jī)，額定功率2 kW，額定電壓220 V，額定轉(zhuǎn)速3 000 r/min，建立電機(jī)平衡方程并進(jìn)行拉氏變換，最后在Simulink環(huán)境下建立電機(jī)模型，如圖 2 所示[6]。

圖2 電機(jī)數(shù)學(xué)模型

2 驅(qū)動(dòng)力矩分配策略

四輪電動(dòng)汽車轉(zhuǎn)矩的分配策略主要有等轉(zhuǎn)矩分配或等功率分配原則，文章采用等轉(zhuǎn)矩分配原則，利用最優(yōu)化電流的方法來控制4個(gè)輪轂電機(jī)的轉(zhuǎn)矩，以最小的誤差維持系統(tǒng)平衡狀態(tài)。首先，利用傳感器得到4個(gè)電機(jī)當(dāng)前行駛狀態(tài)的電流值，求出電流的均值及其和每個(gè)電機(jī)電流的偏差，將電流偏差通過系統(tǒng)反饋到PWM驅(qū)動(dòng)模塊，再通過控制電壓來調(diào)控電流偏差，減少波動(dòng)，從而完成對驅(qū)動(dòng)力矩的分配控制[7]。圖3示出整車驅(qū)動(dòng)控制結(jié)構(gòu)框圖。圖3中，Ri為每個(gè)輪轂電機(jī)電壓驅(qū)動(dòng)的初始值；DSi是每個(gè)輪轂電機(jī)的驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)；FCi是每個(gè)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的反饋調(diào)節(jié)。

圖3 整車驅(qū)動(dòng)控制結(jié)構(gòu)框圖

（待續(xù)）