電助力轉(zhuǎn)向與雙后輪驅(qū)動(dòng)相結(jié)合的電動(dòng)汽車運(yùn)動(dòng)控制

　前言

　　本文在現(xiàn)有電動(dòng)汽車動(dòng)力控制方法基礎(chǔ)上,設(shè)計(jì)并實(shí)現(xiàn)了一種電助力轉(zhuǎn)向與雙后輪獨(dú)立驅(qū)動(dòng)相結(jié)合的模型電動(dòng)車運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)。該系統(tǒng)將電助力轉(zhuǎn)向與雙后輪輪轂電機(jī)驅(qū)動(dòng)結(jié)合,省略了傳統(tǒng)的離合器、變速器、主減速器及差速器等部件,大大簡化了整車結(jié)構(gòu)大大提高了電動(dòng)汽車電氣化程度和可控制程度,充分發(fā)揮了電動(dòng)汽車高度電機(jī)一體化的優(yōu)勢。文中具體給出了系統(tǒng)各關(guān)鍵子系統(tǒng)的設(shè)計(jì)和控制方法,并通過臺(tái)架實(shí)驗(yàn)證明了設(shè)計(jì)的有效性。

　　1　模型電動(dòng)汽車系統(tǒng)總體構(gòu)成

　　設(shè)計(jì)針對電動(dòng)車( EV) 理想車況低速行駛,實(shí)現(xiàn)了一種雙后輪獨(dú)立驅(qū)動(dòng)運(yùn)動(dòng)模型。系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如圖1所示。

　　模型車前輪控制采用電助力轉(zhuǎn)向( EPS)系統(tǒng),動(dòng)力由兩個(gè)后輪電機(jī)共同提供。電助力轉(zhuǎn)向驅(qū)動(dòng)使用普通直流伺服電機(jī),控制簡單;兩個(gè)后輪電機(jī)為兩個(gè)輪轂式直流無刷(BLDC)電機(jī),能夠在提高效率的同時(shí)保證長期運(yùn)行的可靠性。系統(tǒng)中每個(gè)電機(jī)與電控單元( ECU)間都獨(dú)自構(gòu)成一個(gè)速度閉環(huán)和電流閉環(huán)系統(tǒng),這種設(shè)計(jì)可以在保持傳統(tǒng)汽車駕感的基礎(chǔ)上,省略傳統(tǒng)車輛的離合器、變速器、主減速器及差速器等部件,大大簡化了整車結(jié)構(gòu),提高傳動(dòng)效率,并且能夠通過控制技術(shù)實(shí)現(xiàn)助力轉(zhuǎn)向功能,和對電動(dòng)輪的電子差速控制。

　　2　雙后輪驅(qū)動(dòng)電動(dòng)汽車運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)

　　原型電動(dòng)汽車運(yùn)動(dòng)控制主要需要解決以下兩個(gè)問題:一是助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)控制問題;二是對兩個(gè)獨(dú)立驅(qū)動(dòng)輪的協(xié)調(diào)控制問題。

　　2. 1　助力轉(zhuǎn)向控制

　　電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向工作過程如下:首先,轉(zhuǎn)矩傳感器測出駕駛員施加在轉(zhuǎn)向盤上的操縱力矩,車速傳感器測出車輛當(dāng)前的行駛速度,然后將這兩個(gè)信號(hào)傳遞給ECU; ECU根據(jù)內(nèi)置的控制策略,計(jì)算出理想的目標(biāo)助力力矩,轉(zhuǎn)化為電流指令給電機(jī);然后,電機(jī)產(chǎn)生的助力力矩經(jīng)減速機(jī)構(gòu)放大作用在機(jī)械式轉(zhuǎn)向系統(tǒng)上,和駕駛員的操縱力矩一起克服轉(zhuǎn)向阻力矩,實(shí)現(xiàn)車輛的轉(zhuǎn)向。

　　助力電機(jī)控制策略采用助力電機(jī)電流的閉環(huán)給定控制,其控制功能結(jié)構(gòu)框圖見圖2。

　　這樣的控制結(jié)構(gòu)簡化了實(shí)際助力特性調(diào)整的過程,控制參數(shù)調(diào)整方便和直觀,在滿足控制要求的基礎(chǔ)上保證了經(jīng)濟(jì)性。