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原文传递分布式四轮驱动电动汽车复合制动稳定性控制策略研究

论文题名：	分布式四轮驱动电动汽车复合制动稳定性控制策略研究
关键词：	分布式四轮驱动电动汽车;质心侧偏角估计器;分层控制;制动稳定性;复合制动
摘要：	随着汽车电动化和智能化的迅速发展，基于轮边或轮毂电机实现的分布式四轮驱动技术在电动汽车受到了广泛关注。由于电机可以灵活调整制动或驱动转矩，使得电机和传统制动系统协同工作的复合制动控制策略已成为分布式四轮驱动电动汽车的研究热点之一。分布式四轮驱动电动汽车不同于集中式驱动电动汽车，四个车轮电机转矩均可快速响应、独立控制。车轮驱动电机输出转矩控制车辆制动时会协同液压制动系统，由于分布式四轮驱动电动汽车四个车轮分配转矩过程中会产生干扰横摆力矩，这将降低制动稳定性。同时，一般基于制动能量回收的复合制动控制策略主要考虑纵向控制，在转向工况下如果可以合理地协调复合制动控制策略，也将提高制动稳定性。　　针对上述问题，本研究依托国家重点研发计划项目“多系统高效集成轮毂电机行动模块与整车转矩矢量分配技术”（项目编号：2021YFB2500703）和吉林省科技发展计划项目“线控一体化底盘电动汽车自动换道决策与控制研究”（项目编号：20230101121JC），针对分布式驱动电动汽车、质心侧偏角估计、分布式驱动电动汽车稳定性控制的国内外研究现状，重点研究协调横纵向稳定性控制的复合制动控制策略，包括：分布式四轮驱动电动汽车模型、分布式四轮驱动电动汽车质心侧偏角估计器、复合制动稳定性控制上层控制策略以及复合制动稳定性控制下层控制策略。研究内容具体如下：　　（1）建立分布式四轮驱动电动汽车模型。首先，分析分布式四轮驱动电动汽车结构特点；其次，建立七自由度整车动力学模型、电机外特性模型、液压制动力矩模型、轮胎模型、车轮模型以及驾驶员模型；最后，设计CarSim和MATLAB/Simulink联合仿真平台，并仿真验证模型准确性，为设计复合制动稳定性控制策略奠定基础。　　（2）设计分布式四轮驱动电动汽车质心侧偏角估计器。首先设计预测方程和观测方程，基于无迹卡尔曼滤波和七自由度整车动力学模型估计质心侧偏角，得到质心侧偏角稳态值；其次基于径向基函数神经网络算法估计质心侧偏角，确定输入量和输出量，采集数据形成数据集训练算法，得到质心侧偏角动态值；最后融合无迹卡尔曼滤波和径向基函数神经网络，设计质心侧偏角估计器，并进行仿真试验以验证融合估计器的准确性，进而为复合制动稳定性控制策略奠定基础。　　（3）提出复合制动稳定性控制上层控制策略。首先，提出一种基于能量相平面改进稳定性判定方法，并分析车速、路面附着系数、方向盘转角对稳定性判定的影响；其次，将稳定性判定结果作为横向控制策略执行条件，利用滑模控制设计横向控制策略和纵向控制策略，计算制动稳定性控制需求的附加力矩；最后，进行仿真试验以验证基于分层控制思想设计复合制动稳定性控制上层控制策略的有效性。　　（4）设计复合制动稳定性控制下层控制策略。首先，分配纵向附加力矩至四个车轮，基于Ⅰ曲线和ECE法规得到制动力矩分配允许的作用区间，并结合需求制动强度设计纵向附加力矩分配控制策略；然后，分配横向附加力矩为四个车轮的驱动或制动转矩，以方向盘转角和附加横摆力矩判断车辆状态，充分利用四轮独立可控优点，设计横向附加力矩分配控制策略；最后，基于带约束加权最小二乘法设计四个车轮复合制动执行器分配控制策略，协调车轮电机和液压系统输出车轮转矩复合制动，并进行仿真试验以验证复合制动稳定性控制策略。
作者：	李超
专业：	车辆工程
导师：	雷雨龙
授予学位：	硕士
授予学位单位：	吉林大学
学位年度：	2023