独立车轮转矩控制差动驱动的四轮驱动电 动汽车辅助操舵.pdf
独立车轮转矩控制差动驱动的四轮驱动电 动汽车辅助操舵
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独立车轮转矩控制差动驱动的四轮驱动电 动汽车辅助操舵 吉林大学汽车动力仿真国家重点实验室，吉林人民街 5988 号 文章历史： 收到 2009 年 10 月 13 日 接受 2010 年 8 月 22 日 可在 2010 年 9 月 15 日在线 关键词： 电动车（ 助转向独立控制车轮电机差速驱动 摘要 轮内马达有巨大的潜力来创建一个先进的全轮驱动系统。在本文中 ,一个 新型电源辅助 转向技术和转矩分配控制系统提出了 ,独立驾驶 四轮驱动 电动车的特点。第一部分研究差动驱动辅助 转向系统的基本理论 ， 之后 ， 四 (四轮驱动 )电动汽车动力学模型以及驱动程序模型建立。此外 ,微分驱动辅助转向控制系统 ,以及驱动转矩分配和补偿控制系统 ,也被提出了。其中 那之后 ,直接偏航力矩控制介绍了子系统和牵引力控制子系统 ,都采用差动驱动辅助指导工作以及希望。最后 ,开环和闭环进行了仿真验证。结果验证 ,提出了差动驱动转矩辅助转向系统不仅显著降低指导工作 ,以及确保硬转向认为汽车在高速度和提高车辆的可回收性 ,但也保持外侧车辆的稳定性。 全 时独立驱动 系统已经被认为是一个突破概念 ,将对未来产生重大影响电动和混合动力汽车的设计 ,电源有优势 ,比如包装灵活性、 全时独立驱动 节省空间 ,快速传动系的反应 ,等 等 。此外 ,本文开发的另一个潜在的优势的精确控制操舵上的驱动力轮子可以作为动力转向。通过这种方式 ,传统发动机驱动的或电机直接驱动的动力转向系统可能成为必要。因此 ,系统可以简化和可以节省能源消耗在传统动力转向。 前几个研究调查的技术指导或协助指导的驱动力。 动转向 轮式战斗汽车作为微分扭矩控制 ,这个应用程序是权衡之间的运行 速度和越野机动性。但是 ,关键点是 ,战斗车辆没有可操纵的为节省空间 ,所以它仍然 滑动转向 。李等人提出了一个衡量基于综合指导和协助指导牵引 /制动系统。他的想法也来自 滑动转向 跟踪车辆 ,并将其应用于四 轮驱动 电动汽车具有独立车轮转矩控制。他的模拟结果表明 ,这类车辆引导使用此方法可以有类似的移动轨迹和可操纵的普通汽车前轮。但当在大曲率路径移动 ,由于优先稳定的补偿器 ,车辆的转弯半径比普通汽车。双等。也给了我们一个好的应用 滑动转向 轮式车辆。但没有人上面提到的利用差动传动转矩之间的双方提供协助力量引导车辆传统引导联系仍然存在。 目的申请专利一个辅助转向系统由控制的速度内后轮改善前桥转向机动性 ,当效用越野汽车的后桥大载荷分布。 这也是关于如何利用差动驱动转矩的后桥协助指导和提高车辆的转向性能。一些其他研究人员如张成泽 ， 还提出了利用差动制动转矩的测量正确的指导操作。所有上面提到的讨论了辅助转向测量使用微分牵引 /制动转矩 ,但不认为是动力转向措施减少指导工作。此外 ,吴邦国委员长和叶提出了类似的想法提供指导帮助武力差动驱动电动汽车的两个前轮 ,具有电子转向系统转向几何图形。 然而 ,他没有正式提出这个动力转向方法和显式 ,和什么是后桥的差动传动转矩的影响在这个助力转向系统。 这项工作本文旨在提出一种间接动力转向命名为差动传动转矩测量辅助操舵 ,并验证其可行性 ,协助指导 ,能力的道路感到保持和转矩分配控制系统的影响。 传统上 ,车辆将由两个前轮的转动方向盘扭转角度的首脑。前轮的校正操作是保证转向几何的联系。减少转向扭矩需要司机 ,动力转向系统通常是补充说 ,这可能是一个与发动机驱动的流体操作或直接电驱动的。传统动力转向并发症增加了整车和消耗能源。 实 际上 ,前轮上的驱动力产生扭矩的首脑 ,如图 1所示 ,它倾向于把前轮左右他们的头子。在传统的汽车 ,将影响被取消因为左右车轮的转动扭矩大小几乎相同 ,但方向相反。然而 ,轮内驱动配置 ,前轮上的驱动力可以故意控制左右轮之间产生区别 ,以便产生一个力矩帮助车辆转向 。 如图所示 1，由主驱动器产生的扭矩可以表示为 其中， 且 所示的擦洗半径。 显然，车轮上产生的转向转矩是 图 1 在哪里，车辆是右转的。 很明显，转向辅助转矩由驱动力的差异决定。 对于右转，之亦然。 应当注意，在（ 3）中的转向辅助扭矩在车轮上测量，其等于在方向盘上测量的扭矩 . 其中， （ 3）中车轮上的驱动力 和 其中， 因此，在（ 3）中表示的方向盘上测得的辅助转矩可进一步表示为 其中，上述等式的第二项 被称为扰动转矩 10。 在正常的驱动条件下， 为 并且在同步状态下， 因此，右轮和左轮电机的扭矩可以表示为 和 其中， t = 另一方面， 此外，从全车动力学的观点来看，车辆两侧之间的扭矩差异也可以由于正的横摆力矩而间接转弯时减小转向力。 这在图 1中示出。 2，假定车辆处于左转。 由 图 现在，车辆偏航动力学方程可以建立如下： 其 中， 和 轴的车辆惯量。 前桥和后桥。 而稳态转弯可以写为： 图 电动汽车动力模型 图 向系统模型 其中， 根据（ 11），为了保持横摆率，得到的正横摆力矩将减小前轮的侧滑角并增加后轮的侧滑角。 不仅提高转弯性能，还可以根据（ 12）减少转向角输入，保持相同的转弯半径。 也就是说，它需要更少的转向力来跟踪相同的道路 曲率。 3. 4为了验证 2自由度电动汽车动力学模型。参考图 1所示的模型。 经提出了刚性车辆的动力学规律，以分析车辆的动力学 11。因此，很容易找出分别沿 x和 及围绕 于保持恒定的速度移动，车辆的俯仰运动被忽略。此外，在本研究中，采用了 名的“ 胎模型 12。使用轮胎法向力，滑移角，滑移率和外倾角作为输入变量，该模型可以分别计算牵引力，侧力和自对准运动的输出变量。然后，具有小齿轮和齿条转向齿轮箱的转向系统子模型可以简化为图 4所示的 4 13。其中 外，在本文中，使用预览跟踪驱动程序模型来跟踪闭环仿真的所需路径。图。附录 外，使 用任意路径跟踪方法来说明差速驱动辅助转向对车辆移动轨迹的影响 14。所有模拟参数都列在附录表 图 单点预览的驱动程序模型框图 14。 图 制系统的体系结构 通过上面的分析 ,很明显 ,指导辅助转矩来自左右轮内马达转矩区别。因此 ,轮内马达必须控制好满足动力转向力矩要求车辆速度和方向盘角的函数。此外 ,每个轮内马达的驱动力控制还可以作为牵引力控制和车辆稳定控制。然而 ,牵引力控制系统和车辆稳定 控制并不是本文的重点。 图 3显示了驱动转矩控制系统的体系结构 ,这是由上层和下层控制系统。上层控制系统包括 行功能的动力转向扭矩前轮的区别 ,和直接偏航力矩控制子系统执行车辆稳定性控制的功能通过控制后轮的驱动扭矩。牵引力控制系统的底层控制系统子系统 ,使得轮胎滑移在某些地区。在整个控制系统中 ,信号需要满足一些子系统 ,如方向盘的角度和扭矩 ,偏航率和纵向加速度的车辆 ,车轮速度和当前轮马达。其他参数如车辆速度和轮中心速度估计从各种传感器的信号测量。 as as or by 3 of as is is so it is Li et 4 aa on an by of to of 7 an of to s et 8, 9 so of to of +86 431 85094866; +86 431 1 (2011) 6376J. a a on as as 1,2. in of on as In or be in be to on to of s et 5 us an of on of to to 6 - 211 2010 to by of to as as as as a at of of 010 of on is to 5 010of of of 44as as Q. L. C. 5988, 3 0092 010to an In a to at Wu 10 to by of he of of on in to an as to of of of is by to an of is of to a is it is is in It is is by of to be be 3) is to on . et 1 (2011) 6376be or to on as 1, to In is on in on be a so as a to as 1, be on as 1. on 1. of of on t3,) be 5of of on 3) be of x to as a 10. In be in dt dt to of be 8on is by On of of of to is 2, it is in by be 2. by be et 1 (2011) 6376 65in to r is to be of WD to a 12to A.1 of in to of of 11), in of of It to 12). is to it to 11. So it is to of x y of z of is to at a in 12. as as be as a 4A.2 13. of 14of is 4. to of . et of is to be to is of of in a is to A.3 of a In is to of on 14. A.3 in 3. of of 3 of is of of by of of by of 4. at at to be at In is to is by is by is in In to to as of of in by of 2011) 6376s of is is to of in is to to is CU 1 s 0by as as by is 5. It is as a s to 1315. on f ed(k) k)P0&k)j 0 or ed(k) = 0, k)=k )k) k) k) is ed(k) k)k)0 10 1kd0 10 2to of k D
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