電助力轉向與雙后輪驅動相結合的電動汽車運動控制

　前言

　　本文在現有電動汽車動力控制方法基礎上,設計并實現了一種電助力轉向與雙后輪獨立驅動相結合的模型電動車運動控制系統。該系統將電助力轉向與雙后輪輪轂電機驅動結合,省略了傳統的離合器、變速器、主減速器及差速器等部件,大大簡化了整車結構大大提高了電動汽車電氣化程度和可控制程度,充分發揮了電動汽車高度電機一體化的優勢。文中具體給出了系統各關鍵子系統的設計和控制方法,并通過臺架實驗證明了設計的有效性。

　　1　模型電動汽車系統總體構成

　　設計針對電動車( EV) 理想車況低速行駛,實現了一種雙后輪獨立驅動運動模型。系統結構如圖1所示。

　　模型車前輪控制采用電助力轉向( EPS)系統,動力由兩個后輪電機共同提供。電助力轉向驅動使用普通直流伺服電機,控制簡單;兩個后輪電機為兩個輪轂式直流無刷(BLDC)電機,能夠在提高效率的同時保證長期運行的可靠性。系統中每個電機與電控單元( ECU)間都獨自構成一個速度閉環和電流閉環系統,這種設計可以在保持傳統汽車駕感的基礎上,省略傳統車輛的離合器、變速器、主減速器及差速器等部件,大大簡化了整車結構,提高傳動效率,并且能夠通過控制技術實現助力轉向功能,和對電動輪的電子差速控制。

　　2　雙后輪驅動電動汽車運動控制系統設計

　　原型電動汽車運動控制主要需要解決以下兩個問題:一是助力轉向系統控制問題;二是對兩個獨立驅動輪的協調控制問題。

　　2. 1　助力轉向控制

　　電動助力轉向工作過程如下:首先,轉矩傳感器測出駕駛員施加在轉向盤上的操縱力矩,車速傳感器測出車輛當前的行駛速度,然后將這兩個信號傳遞給ECU; ECU根據內置的控制策略,計算出理想的目標助力力矩,轉化為電流指令給電機;然后,電機產生的助力力矩經減速機構放大作用在機械式轉向系統上,和駕駛員的操縱力矩一起克服轉向阻力矩,實現車輛的轉向。

　　助力電機控制策略采用助力電機電流的閉環給定控制,其控制功能結構框圖見圖2。

　　這樣的控制結構簡化了實際助力特性調整的過程,控制參數調整方便和直觀,在滿足控制要求的基礎上保證了經濟性。