電助力轉(zhuǎn)向與雙后輪驅(qū)動相結(jié)合的電動汽車運動控制系統(tǒng)設(shè)計

　　前言

　　本文在現(xiàn)有電動汽車動力控制方法基礎(chǔ)上,設(shè)計并實現(xiàn)了一種電助力轉(zhuǎn)向與雙后輪獨立驅(qū)動相結(jié)合的模型電動車運動控制系統(tǒng)。該系統(tǒng)將電助力轉(zhuǎn)向與雙后輪輪轂電機驅(qū)動結(jié)合,省略了傳統(tǒng)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(jié)構(gòu)大大提高了電動汽車電氣化程度和可控制程度,充分發(fā)揮了電動汽車高度電機一體化的優(yōu)勢。文中具體給出了系統(tǒng)各關(guān)鍵子系統(tǒng)的設(shè)計和控制方法,并通過臺架實驗證明了設(shè)計的有效性。

　　1　模型電動汽車系統(tǒng)總體構(gòu)成

　　設(shè)計針對電動車( EV) 理想車況低速行駛,實現(xiàn)了一種雙后輪獨立驅(qū)動運動模型。系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如圖1所示。

　　模型車前輪控制采用電助力轉(zhuǎn)向( EPS)系統(tǒng),動力由兩個后輪電機共同提供。電助力轉(zhuǎn)向驅(qū)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(tǒng)中每個電機與電控單元( ECU)間都獨自構(gòu)成一個速度閉環(huán)和電流閉環(huán)系統(tǒng),這種設(shè)計可以在保持傳統(tǒng)汽車駕感的基礎(chǔ)上,省略傳統(tǒng)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(jié)構(gòu),提高傳動效率,并且能夠通過控制技術(shù)實現(xiàn)助力轉(zhuǎn)向功能,和對電動輪的電子差速控制。

　　2　雙后輪驅(qū)動電動汽車運動控制系統(tǒng)設(shè)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(zhuǎn)向系統(tǒng)控制問題;二是對兩個獨立驅(qū)動輪的協(xié)調(diào)控制問題。

　　2. 1　助力轉(zhuǎn)向控制

　　電動助力轉(zhuǎn)向工作過程如下:首先,轉(zhuǎn)矩傳感器測出駕駛員施加在轉(zhuǎn)向盤上的操縱力矩,車速傳感器測出車輛當(dāng)前的行駛速度,然后將這兩個信號傳遞給ECU; ECU根據(jù)內(nèi)置的控制策略,計算出理想的目標(biāo)助力力矩,轉(zhuǎn)化為電流指令給電機;然后,電機產(chǎn)生的助力力矩經(jīng)減速機構(gòu)放大作用在機械式轉(zhuǎn)向系統(tǒng)上,和駕駛員的操縱力矩一起克服轉(zhuǎn)向阻力矩,實現(xiàn)車輛的轉(zhuǎn)向。

　　助力電機控制策略采用助力電機電流的閉環(huán)給定控制,其控制功能結(jié)構(gòu)框圖見圖2。

　　這樣的控制結(jié)構(gòu)簡化了實際助力特性調(diào)整的過程,控制參數(shù)調(diào)整方便和直觀,在滿足控制要求的基礎(chǔ)上保證了經(jīng)濟性。