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原文传递轮毂电机驱动电动汽车横向稳定性及转矩分配控制研究

论文题名：	轮毂电机驱动电动汽车横向稳定性及转矩分配控制研究
关键词：	电动汽车;横向稳定性;转矩分配控制;反电势系数;轮毂电机
摘要：	环保与安全已成为现代汽车工业可持续发展的两大难题，是各大汽车企业争夺核心关键技术的制高点。轮毂电机驱动电动汽车具有传动链短、传动高效、结构紧凑、车轮转矩精确可控等优点，已成为未来电动汽车的重要发展方向。分布式驱动结构不仅给车辆动力学控制带来了机遇，同时也带来了挑战。为了提高轮毂电机驱动电动汽车极限工况下的横向稳定性，需要进一步完善车辆横向稳定性控制理论和方法。针对目前轮毂电机驱动电动汽车动力学稳定性控制领域中存在的驱动电机建模、横向稳定性可靠控制、车辆状态精确估计、转矩高效分配控制等问题，本文利用分布式驱动结构特点，研究轮毂电机驱动电动汽车的横向稳定性控制系统的键技术。本文的研究成果有望提高分布式驱动电动汽车横向稳定性控制的可靠性，对完善车辆动力学控制的理论和方法具有一定的意义。本文开展的研究工作如下：　　建立了轮毂电机驱动电动汽车动力学模型，特别是基于车辆动力性要求，提出了一种无刷直流电机建模参数确定方法。首先结合电动汽车动力学方程，匹配满足电动汽车动力性要求的电机功率和转矩；然后根据永磁无刷直流电机的电压方程和转子动力学方程，推导出电机达到预期功率和扭矩的反电势系数和绕组电感的取值范围。根据电源电压、反电动势系数、绕组电感和电阻对车辆动力性的影响规律，提出了确定电机建模参数的方法。　　提出了基于区域极点配置的轮毂电机驱动电动汽车横向稳定性控制策略设计方法。考虑车辆参数的不确定性，采用了灵活的表述方法将参数不确定性引入到控制策略设计中。在代价函数中定义状态变量和控制输出权重矩阵，用来权衡状态偏差和控制输出大小。数值仿真结果证明，所提出的控制策略不仅能提高车辆的操纵稳定性，且控制系统对参数不确定性具有较强的鲁棒性。　　提出了适合轮毂电机驱动电动汽车的车辆状态自适应无迹卡尔曼滤波估计方法。为了准确地实时估计车辆状态，借助轮毂电机驱动电动汽车车轮转矩可精确测量的特点，基于车辆动力学模型计算轮胎力。根据基于归一化新息平方的车辆状态估计精度评估结果，自适应调整滑动窗口的长度，实现状态估计的动态响应速度和稳态误差协调。最后提出一种自适应调整噪声协方差矩阵的策略，使得车辆状态估计算法具有针对参数不确定性的强鲁棒性。数值仿真结果证明，所提出车辆状态估计器不仅能提高车辆状态的估计精度，而且估计策略对参数不确定性具有较强的鲁棒性。　　提出了一种规则化的转矩矢量分配控制策略。利用轮毂电机驱动力和制动力共同产生直接横摆力矩，并结合驱动模型切换和车轮滑移率控制，最大限度地利用路面附着能力。通过控制系统的硬件在环仿真试验，验证了转矩分配控制策略不仅能确保在低附着路面可靠实现转矩分配，而且车轮的滑移率控制在最佳滑移率附近，较大地改善了车辆的横向稳定性能。
作者：	黄彩霞
专业：	机械工程
导师：	韩旭;雷飞
授予学位：	博士
授予学位单位：	湖南大学
学位年度：	2019
正文语种：	中文