極限工況下四輪電動輪驅動電動汽車轉矩分配控制研究

《極限工況下四輪電動輪驅動電動汽車轉矩分配控制研究》是依託同濟大學，由熊璐擔任項目負責人的青年科學基金項目。

基本介紹

• 中文名：極限工況下四輪電動輪驅動電動汽車轉矩分配控制研究
• 項目類別：青年科學基金項目
• 項目負責人：熊璐
• 依託單位：同濟大學

中文摘要

電動輪驅動電動汽車是電動汽車的重要發展方向，在實現基於轉矩分配控制的動力學穩定性控制方面有天然優勢。極限工況下車輛動力學系統高度非線性，車輪穩定性與整車穩定性趨於臨界狀態，對控制干預極其敏感，動力學穩定性控制求解可行域狹窄，採用縱向力線性效率矩陣的最佳化分配方法不再適用，車輪失穩時的系統重構與轉矩再分配問題均需要進一步研究。極限工況下的轉矩分配控制這一電動輪驅動電動汽車動力學控制的關鍵問題尚未得到有效解決。.本項目開展極限工況下路面辨識方法的研究，分析極限工況下車輛動力學特徵，研究輪胎縱側強耦合條件下的轉矩最佳化分配算法；研究車輪失穩時轉矩分配控制系統的重構策略與轉矩再分配方法，探索基於整車穩定性與車輪穩定性協同的轉矩分配控制機理，形成極限工況下四輪電動輪驅動電動汽車的轉矩分配控制方法，進一步提高電動輪驅動電動汽車的主動安全性，完善電動輪驅動電動汽車的動力學穩定性控制理論。

結題摘要

本項目以四輪電動輪驅動電動汽車為套用背景，研究輪胎縱側強耦合條件下的轉矩最佳化分配算法，探索基於整車穩定性與車輪穩定性協同的轉矩分配控制機理，形成極限工況下四輪電動輪驅動電動汽車的轉矩分配控制方法，實現動態過程中車輛穩定裕度的最大化，進一步提高電動輪驅動電動汽車的主動安全性，完善電動輪驅動電動汽車的動力學穩定性控制理論。 本項目研究了輪胎縱側強耦合條件下的轉矩最佳化分配算法，提出了三參數橢圓模型，可以解析地表達出輪胎縱側耦合特性。針對各車輪輪胎利用率與整車穩定性的關係，提出極限工況下轉矩最佳化分配算法的最佳化目標。通過局部線性化對控制分配最佳化效率矩陣進行線上更新，進一步通過有效集算法求解二次規劃問題，從而獲得非線性最佳化分配問題的準確解。 我們提出了自適應魯棒滑移率控制方法。針對輪胎路面附著關係的強不確定性，我們採用高增益的積分控制實現對目標滑移率的準確跟蹤。我們使用了飽和積分方法，可以證明在輪轂電機力矩受到飽和約束的情況下仍能保證控制系統的穩定性與良好性能。我們提出了一種新穎的雙參數輪胎力-滑移率模型，並設計了輪胎力模型參數估計器對關鍵路面附著係數進行線上跟新。估計器的穩定性在一定技術假設下可以通過李亞普諾夫理論進行證明。 通過將整車動力學控制器，非線性控制分配控制器以及滑移率魯棒自適應控制器相結合，我們獲得了極限工況下可同時實現整車穩定與車輪穩定的控制系統。我們設計了一種滑移率控制的切換邏輯，一般情況下滑移率控制器輸出控制分配需求力矩，必要時滑移率控制器使得車輪工作在最優滑移率下。路面附著估計器提供了參考最優滑移率，同時也對控制分配模組所需的輪胎模型參數進行跟新，保證控制分配的準確性。在不同附著情況路面上進行了多種極限工況下的仿真與實驗，結果證明了本項目研究設計的車輛動力學控制器顯著提高了車輛在極限工況下的穩定性與操控性能，有較好的魯棒性與自適應能力。