四轮独立驱动电动汽车直驶稳定性协调控制研究

贺志颖，王文格，黄 龙

（湖南大学机械与运载工程学院，湖南 长沙 410082）

1 引言

四轮独立驱动电动汽车四车轮直接由轮毂电机驱动，具有传动链短、传动效率高、各驱动轮可独立控制且响应迅速等优势[1]，解决了传统车辆轮间驱动转矩不可单独调节的问题，然而也引出了四轮驱动转矩协调控制的问题。文献[2]分析了两侧车轮驱动转矩差异与车辆直驶稳定性的关系。文献[3-4]研究了轮毂电机稳态误差和动态误差对电动车直线行驶的影响。文献[5]研究了车辆进入驱动防滑工况时产生的横摆角速度和横摆力矩等问题。目前有关直线行驶稳定性的研究多数选取横摆角速度为单一控制变量，以保证车辆直线行驶，而忽略车轮滑转率对车辆直线行驶过程中稳定性的影响。选取横摆角速度、滑转率为控制变量，设计了四轮独立驱动电动汽车直驶稳定性协调控制系统，保证车辆直线行驶及行驶过程中的稳定性，并以高、低附着路面、对开路面等工况验证了该协调控制系统的有效性。

2 车辆直驶稳定性分析

车辆直驶稳定性主要包括直线行驶和稳定行驶。如图1所示，车辆以速度行驶，前轮转角为0，当车辆两侧车轮驱动力失衡时，假设Fx2+Fx4＞Fx1+Fx3，两侧车轮纵向驱动力将绕质心轴产生逆时针方向的力矩。为达到运动平衡状态，轮胎发生侧偏，车轮前后轴侧向力Fyi（i=1，2，3，4）将绕质心轴产生顺时针方向的力矩，以抵制横摆角速度ωr的增大。随着轮胎侧向力增加，最终车轮纵、侧向力绕质心轴产生的力矩平衡。……