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原文传递考虑驾驶员激烈驾驶的电动轮汽车转矩分配控制策略研究

论文题名：	考虑驾驶员激烈驾驶的电动轮汽车转矩分配控制策略研究
关键词：	电动轮汽车;转矩分配控制策略;驾驶员;激烈驾驶;自适应容积卡尔曼滤波
摘要：	近年来，随着化石能源消耗与环境污染问题日益凸显，以电动汽车为代表的新能源汽车成为未来行业发展的主流。轮毂电机分布式驱动电动汽车(In-wheelMotorsElectricVehicle，IEV)是将轮毂电机安装在车轮轮毂内直接驱动车轮，故也称为电动轮汽车。其取消了传统的传动机构，且每个车轮都能由电机单独驱动，因此具有动力性强、传动效率高、响应更加迅速等特点，从而成为高校科研机构与车企的研究热点。但受限于动力电池质量等影响，电动汽车的整备质量普遍较高，操纵稳定性高度依赖稳定性控制。在传统的电动汽车稳定性控制中，缺少对驾驶行为和运动型的主观感受考虑，当驾驶员在激烈驾驶过程中无法充分发挥电动轮汽车动力性强和操纵稳定性限度高的优势。本文以某款轮毂电机分布式驱动电动汽车为例，分析了激烈驾驶风格特征，并以此设计了面向高加速度的牵引力控制策略和考虑驾驶行为的横摆稳定性控制策略。内容如下：　　首先搭建了整车动力学模型和实车验证平台。包括车身七自由度模型、电机模型、魔术公式轮胎模型。对实车验证平台的参数、所搭载的传感器进行了详细的介绍。通过实车试验验证了整车动力学模型的精度。　　其次进行了基于驾驶员在环仿真平台的激烈驾驶行为分析。驾驶员在环仿真平台软件部分为Vi-CarRealTime实时车辆仿真环境，硬件部分为Fanatec专业驾驶模拟器。通过驾驶员在环的数据，从纵向和侧向两个方面对激烈驾驶风格进行全面分析。　　然后设计了面向高加速度的牵引力控制策略。搭建了路面状态观测器和融合纵向车速观测器。根据激烈驾驶风格分析得到的纵向驾驶行为，提出“前馈+反馈”的牵引力控制策略。前馈是根据观测的路面附着情况和驾驶员加速踏板请求预估纵向加速度，并将纵向加速度带来的轴荷转移量引入驱动力控制。反馈是根据实际滑移率和目标滑移率的差值进行PID控制，同时为了保证较高车速时的侧向稳定性，对目标滑移率进行了修正。针对此牵引力控制策略进行了实车直线加速对比验证。　　最后设计了考虑驾驶员行为的横摆稳定性控制策略。搭建了线性二自由度参考模型和质心侧偏角观测器。根据激烈驾驶风格分析得到侧向驾驶行为，即驾驶员期望通过方向盘和加速/制动踏板配合来调整车辆姿态。设计了双层横摆稳定性控制器，上层为模型预测控制器求取附加横摆力矩，下层为考虑驾驶行为的二次规划有效集法转矩分配控制器，除了物理约束外，引入驾驶行为约束。通过实车试验对上述控制策略进行验证。　　本文的研究对轮毂电机分布式驱动电动汽车综合性能提升有一定意义，将驾驶行为考虑在车辆控制中，在驾驶员激烈驾驶状态下保证车辆最佳动力性和横摆稳定性，实现“人+车”最佳配合。
作者：	杨帅
专业：	车辆工程
导师：	宋传学
授予学位：	硕士
授予学位单位：	吉林大学
学位年度：	2023