轮驱电动汽车转矩协调控制研究呼梦颖h2,张辉'刘桓1（1.西安理工大学自动化学院，陕西西安7100482.西安交通大学电力设备电气绝缘国家重点实验室，陕西西安710049）摘要：针对轮驱屯动汽车左右驱动轮的转矩或转速协调控制等问题，采用以转矩为控制量的电子差速控制和永磁无刷直流电机（BrushlessDCMotor,BLDC）的直接转矩控制相结合的转矩分配策略，实现不冋工况下驱动电机转矩的合理分配，进行了详细的整车动力学分析、控制策略的理论推导和方案设计，并在此基础上构建了驱动装贸，实验结果表明W个驱动轮的协调控制性能良好，证明了策略的可行性和宵效性。关键词：轮驱：永磁无刷直流电机：电子差速：转矩分配中图分类号：TM923文献标识码：AResearchonTorqueCoordinationControlforwheeldriveElectricVehiclesHUMcng-yingL2,ZHANGHui1’2,LIUHuan1(1.AutomationInstitute,Xi'anUniversityofTechnology,Xi'an710048,China2.Xi’anJiaotongUniversity,StateKeylaboratoryofelectricalinsulationofpowerequipment,Xi’an710049,China)AbstractConsideringcoordinationcontrolofelectricvehicle'stwodrivingwheels,electricdifferentialcontrolstrategybasedontorquecombinedwithdirecttorquecontrolofBLDCwasproposedtoachievereasonabledistributionofdrivingwheelstorquesunderdifferentcondilions.Vehicledynamics,theoreticalderivationanddesignofcontrolstrategywcrcdctailcdanalyzedandcontrollerwasdesigned.Theexperimentresultsdemonstratedthatthetwodrivingwheelswerecontrolledcoordinatelyandthestrategywasfeasibleandeffective.Keywords:WheelDrive;PermanentMagnetBrushlessDCMotor;ElectricDifferential:TorqueDistribution1引言电动汽车（ElectricVehicle,EV）从动力布局分类，分为轴式驱动（简称轴驱）和轮毂式驱动（简称轮驱）两类。相比于轴驱电动汽车，轮驱电动汽车将轮毂电机和轮胎集成到一起，省去机械传动与机械差速装置[h2],有效地减轻了汽车质量，提高了汽车传动效率和续驶里程。然而，在实际运行屮，如何根据复杂的行驶工况实现左右驱动轮转矩或转速的协调控制，提高汽车的操纵性和稳定性，是当前面临的关键问题木文采用电了差速控制和BLDCS接转矩控制相结合的转矩分配策略，选用外转子式永磁无刷且流电机作为驱动电机，以TMS320F28335为核心构建集成电子差速整车控制和电机控制的驱动装置。设计方案可以实现不同行驶工况下转矩的合理分配，保证汽车直线行驶时驱动轮的同少转动和转行驶时驱动轮的差速转动，有效地实现了两驱动轮的协调控制。2轮驱电动汽车动力学分析轮驱电动汽车采川前轮转向、双P轮驱动的驱动方式，驱动系统主要包栝动力蓄电池、轮毂电机和控制器，结构如图1。阁1轮驱电动汽:个:结构示意阁Fig.1StructurediagramofwheeldriveEV控制器根据加速踏板和方向盘转角等指令，判断行车意图，实时调节两电机的输出转矩。因此，两个驱动Hi#L在不同工况下的协调控制问题是控制的核心。2.1轮胎模型驱动电机输出转矩7；作用于驱动轮，7；克服地面切向反作用力厂产生的力矩使车轮转动。轮胎转动方程为：冷™⑴其屮，力电机角速度；人力车轮转动惯景;7；为电机转矩；仄为地血切句反作用力；L为轮胎半径。轮胎在运动过程中，通常不是纯粹的滚动，还伴随滑动。在此，引入滑转率來表征轮胎运动过程中滑动所占比例，定义如hK(oCO-vx、D，、’Ro)①h其屮，V.v为轮胎中心速度。轮胎与路面之间的附着程度由附着率体现。附着以好的路而，附着率与滑转率关系近似为：<p(/l)=-1.05(e'454-e'O4M)(3)地对轮胎的切句反作用力和侧句反作用力分别为：Fx=(pN，Fy=Ca(4)其1P，W为车轮垂直载府；C为轮胎侧偏刚度;«为车轮侧偏角。2.2汽车纵向模型汽午:行驶时，驱动力即地面对车轮的切向反作用力克服來自地面的滚动阻力什和空气叽力Fd,运动方程如下dvY、tn—=F-Ff-Fd(5)Ff=mgf(6)dtF‘,=^CdAv，⑺艽中，w为汽车质fi;g为重力加速度；/为滚动阻力系数;/?为空气密度；G为空气阯力系数;A为汽车正Hii迎风ifti积。2.3汽车二自由度动力学模型车辆坐标系以汽车质心为原点，x、hz轴...