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原文传递基于四轮驱动电动车的路面识别及驱动防滑研究

论文题名：	基于四轮驱动电动车的路面识别及驱动防滑研究
关键词：	四轮驱动;电动车;路面识别;车速估算;路面附着系数;驱动防滑;驱动电动;驱动力矩;滑移率控制;车轮;实车试验;沥青路面;控制方法;卡尔曼滤波;车辆速度;λ曲线;响应特性;试验结果;轮毂电机;车辆模型
摘要：	论文以四轮轮边驱动电动车为研究对象，以提高车辆主动安全性和行驶稳定性为目标，对四轮轮边驱动电动车驱动防滑以及与之相关的路面附着系数估算和车速估算进行了研究。论文的研究成果是对四轮轮边驱动电动车底盘控制技术的初步探索，有利于进一步地底盘集成控制研究。论文分别使用卡尔曼滤波和基于车轮动态响应特性的路面附着系数估算方法对路面附着系数进行了估算。实车试验结果表明：在不锈钢路面(低附着系数路面)和沥青路面上μ-λ曲线的斜率和截距有所不同，卡尔曼滤波法能够估算出μ-λ曲线的斜率和截距，能够粗略区分不锈钢路面和沥青路面，但在低滑移率段干湿沥青路面的μ-λ曲线的斜率和截距基本相同，因而无法区分干、湿沥青路面。基于车轮动态响应特性的路面附着系数估算方法能够对轮胎即将打滑时候的路面的附着系数进行较准确的估算。使用估算结果对车轮驱动力矩进行控制，能够有效的防止轮胎滑转，较好的发挥地面附着能力，保证行车安全性。论文利用轮毂电机驱动力矩可以通过电机驱动器直接获得的特点对车辆实际行驶速度进行了估算。根据轮毂电机驱动力矩估算出的车辆速度需要与最小轮速法相结合，在必要时中断某个车轮的驱动力矩，将其轮速取为车体速度，从而实现对车速的回归，解决了连续积分会使车速估算结果出现较大偏差的问题。另外，论文研究了基于车辆模型的车速估算算法，建立了三自由度5输入车速估算模型，并进行了直道实车试验和弯道仿真分析。试验结果表明：利用路面附着系数估算结果，根据各个车轮轮速的三自由度五输入车辆模型车速估算法具有很好的鲁棒性，能够在一定程度上消除车速估算误差的积累，较准确地估算出车辆速度信息。论文对多种电动车驱动防滑方法进行了研究。仿真结果表明：滑模变控制方法能够成功控制车轮的滑转，但滑模变结构控制算法中用到估算滑移率、估算利用附着系数、以及利用附着系数的导数，对信号质量要求过高，无法在实车试验中得到验证；基于模型跟踪的驱动防滑控制方法能够在一定程度上减小车轮的滑转，但它只能将滑移率控制在0.4左右。上述两种方法均存在一定的局限性，因此本文提出了基于路面附着系数和车速估算结果的最优滑移率控制方法，试验结果表明该控制方法能够将轮胎的滑移率控制在 0.1～0.3，基本维持在最优滑移率0.2左右。通过本文的研究，对四轮轮边驱动电动车路面附着系数估算、车速估算、驱动防滑提出了初步的解决方案，为四轮轮边驱动电动车动力学控制的进一步研究奠定了基础。关键词：四轮驱动、电动汽车、轮边驱动、驱动防滑、车速估算、附着系数估算
作者：	左建令
专业：	车辆工程
导师：	余卓平;陈慧
授予学位：	博士
授予学位单位：	同济大学汽车学院
学位年度：	2006
正文语种：	中文