融合輔助轉(zhuǎn)向功能的電動輪汽車電子差速控制研究

摘 要：伴隨著電動輪汽車行業(yè)的發(fā)展和進(jìn)步，為了有效提升其可控優(yōu)勢，就要借助車輛轉(zhuǎn)向動力學(xué)和驅(qū)動力矩分配等方式有效對電子差速進(jìn)行控制。文章中簡要分析了電子差速轉(zhuǎn)向原理，并系統(tǒng)化討論了融合輔助轉(zhuǎn)向功能的電動輪汽車電子差速控制策略，僅供參考。

關(guān)鍵詞：輔助轉(zhuǎn)向功能；電動輪汽車；電子差速；原理；控制策略

一、電子差速轉(zhuǎn)向原理

所謂差速，就是指車輛在正常行駛過程中會出現(xiàn)轉(zhuǎn)向操作，或者是遭遇路面不平的情況，此時，車輛的內(nèi)車輪和外車輪之間要形成轉(zhuǎn)速差值，才能有效對車輛進(jìn)行控制，確保其轉(zhuǎn)向平衡符合要求，不會出現(xiàn)車輪滑轉(zhuǎn)以及拖拽的問題。需要注意的是，因為車輛轉(zhuǎn)向過程中兩側(cè)車輪本身就會出現(xiàn)弧形軌跡，且外側(cè)的車輪痕跡要明顯大于內(nèi)側(cè)車輪，所以，在相同的時間范圍內(nèi)，要想形成平衡，就要保證外側(cè)車輪的轉(zhuǎn)速高于內(nèi)側(cè)車輪的實(shí)際轉(zhuǎn)速。

正是基于以上的運(yùn)行原理，目前電動輪汽車開始應(yīng)用輪轂電機(jī)，使融合輔助轉(zhuǎn)向功能電動汽車的研發(fā)得以實(shí)施。另外，因為輪轂電機(jī)在實(shí)際應(yīng)用的過程中能完成獨(dú)立控制和獨(dú)立操作，電子差速系統(tǒng)和傳統(tǒng)的系統(tǒng)運(yùn)行過程還存在差距，因此，系統(tǒng)并不需要進(jìn)行離合裝置和傳動裝置的設(shè)置，一些常規(guī)化的部件對整體運(yùn)行過程的影響效率并不大。電動輪汽車運(yùn)行過程中兩側(cè)驅(qū)動輪驅(qū)動處理獨(dú)立狀態(tài)，沒有汽車差速系統(tǒng)的約束，也會對后續(xù)應(yīng)用過程造成影響。[1]

基于轉(zhuǎn)速控制策略對電子差速設(shè)備予以系統(tǒng)化設(shè)計和處理，要對兩側(cè)獨(dú)立的驅(qū)動輪施加傳動約束，滿足n1=f（n2）的關(guān)系，將其作為約束根本，能有效減少車輪不穩(wěn)定造成的影響。然而，這種應(yīng)用機(jī)制和運(yùn)行方式會對精確度造成約束，這會對整體匹配結(jié)構(gòu)造成影響，相關(guān)技術(shù)人員要對具體操作流程展開系統(tǒng)化分析和判定。

二、融合輔助轉(zhuǎn)向功能的電動輪汽車電子差速控制策略

在對電動輪汽車進(jìn)行全面分析的基礎(chǔ)上，要對驅(qū)動輪轉(zhuǎn)矩和轉(zhuǎn)速等基礎(chǔ)參數(shù)進(jìn)行分析，建立獨(dú)立且精確的控制機(jī)制，完善機(jī)械式差速器處理效果的同時，要對差速予以控制，有效避免車輪和地面之間發(fā)生滑轉(zhuǎn)或者是拖拽的問題，并且要積極建立合理性分配機(jī)制，一定程度上避免了循環(huán)功率造成的問題，有效提升轉(zhuǎn)向行駛效果。需要注意的是，電動輪汽車在實(shí)際管理控制策略體系建立的過程中，也要借助控制算法完成自動調(diào)節(jié)工序，以保證兩側(cè)驅(qū)動輪轉(zhuǎn)矩能被控制在規(guī)定范圍內(nèi)，實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)向性能的全面優(yōu)化。[2]

（一）輪轂電機(jī)控制

第一，控制方法的判斷。要將電機(jī)調(diào)速控制作為關(guān)鍵和基礎(chǔ)，有效維護(hù)控制技術(shù)的運(yùn)行機(jī)制，結(jié)合弱磁調(diào)速機(jī)制和電壓調(diào)速機(jī)制進(jìn)行控制管理，充分遵循電子差速原理，結(jié)合電機(jī)反饋轉(zhuǎn)速信號以及輸入轉(zhuǎn)速指令的誤差參數(shù)，發(fā)揮PI和PID之間調(diào)速的優(yōu)勢，有效完成閉環(huán)處理和控制。但是，因為車輛系統(tǒng)運(yùn)行過程會出現(xiàn)非線性以及行駛工況較差的現(xiàn)象，這就會導(dǎo)致理論數(shù)值和實(shí)際數(shù)值之間存在誤差，甚至?xí)斐苫D(zhuǎn)問題。基于此，要結(jié)合電機(jī)功率控制機(jī)制對其進(jìn)行處理，這種處理方式和傳統(tǒng)內(nèi)燃機(jī)汽車油門踏板的原理較為相似，利用電機(jī)轉(zhuǎn)矩控制機(jī)制，能借助電流對電機(jī)轉(zhuǎn)矩進(jìn)行調(diào)控，發(fā)揮PI控制優(yōu)勢，確保能對電機(jī)電流以及輸出轉(zhuǎn)矩等基礎(chǔ)參數(shù)予以合理化管控，維護(hù)閉環(huán)控制的基礎(chǔ)效果。

第二，輪轂數(shù)學(xué)模型。電動機(jī)汽車主要是利用永磁無刷直流輪轂電機(jī)的處理方式，轉(zhuǎn)矩控制機(jī)制能為其運(yùn)行效率的優(yōu)化提供保障，借助相互耦合性就能提升建模實(shí)效性。目前，主要是借助電機(jī)運(yùn)行平衡公式對轉(zhuǎn)矩關(guān)系式進(jìn)行推論，基礎(chǔ)閉環(huán)操作控制。

驅(qū)動電機(jī)單機(jī)閉環(huán)控制系統(tǒng)，k1、k2、ki、ks都是調(diào)節(jié)參數(shù)，借助PI控制處理機(jī)制能有效提升電機(jī)轉(zhuǎn)矩的響應(yīng)效果，也能為轉(zhuǎn)矩跟隨能力的優(yōu)化奠定基礎(chǔ)。[3]

（二）驅(qū)動輪轉(zhuǎn)矩綜合控制

為了保證驅(qū)動輪轉(zhuǎn)矩應(yīng)用效果，要結(jié)合實(shí)際應(yīng)用需求進(jìn)行統(tǒng)籌處理，確保能整合管理流程，為后續(xù)車輛行駛管理工作的全面開展奠定基礎(chǔ)，有效整合穩(wěn)態(tài)轉(zhuǎn)向和失穩(wěn)轉(zhuǎn)向處理工序，充電發(fā)揮不同結(jié)構(gòu)簡單且響應(yīng)快的價值優(yōu)勢。一方面，在車輛高速度運(yùn)行的狀態(tài)下，會出現(xiàn)失穩(wěn)的現(xiàn)象，此時為了有效提升差速功能管理機(jī)制，要對車輛轉(zhuǎn)向穩(wěn)定性進(jìn)行控制和測試。另一方面，要積極處理轉(zhuǎn)矩分配結(jié)構(gòu)，利用目標(biāo)橫擺角速度跟隨處理，就能減少車輛轉(zhuǎn)向行駛過程中出現(xiàn)的多轉(zhuǎn)向趨勢，一定程度上提高輔助功能的合理性。依據(jù)車輛的實(shí)際行駛狀態(tài)就能判定最優(yōu)化的控制方式。

（三）基于橫擺角速度的轉(zhuǎn)矩分配機(jī)制

第一，要結(jié)合轉(zhuǎn)向模型對具體問題進(jìn)行具體分析，有效研究電動輪汽車兩側(cè)驅(qū)動轉(zhuǎn)輪矩控制效果，維護(hù)差速控制水平的基礎(chǔ)上，要對輔助效果予以分析和判定，整合管理流程的完整性。

第二，要對車輛穩(wěn)定性的表征參數(shù)進(jìn)行統(tǒng)籌處理，其中，著重對質(zhì)心側(cè)偏角對車輛穩(wěn)定性、目標(biāo)橫擺角速度以及協(xié)調(diào)轉(zhuǎn)矩等進(jìn)行測試和分析，有效結(jié)合簡化模型就能對控制方式進(jìn)行協(xié)調(diào)和分析，優(yōu)化管理流程的完整性，也為后續(xù)控制效果的優(yōu)化奠定基礎(chǔ)。

三、結(jié)語

總而言之，在融合輔助轉(zhuǎn)向功能的電動輪汽車電子差速控制過程中，要充分認(rèn)知到具體問題具體分析的重要性，并且發(fā)揮穩(wěn)定性控制器的應(yīng)用價值和優(yōu)勢，有效整合處理流程，保證控制結(jié)構(gòu)的完整性，也為模型和車輛管理工作的調(diào)節(jié)奠定基礎(chǔ)，提高控制效果，減少車輛安全事故的發(fā)生幾率。

參考文獻(xiàn)：

[1]張勇.融合輔助轉(zhuǎn)向功能的電動輪汽車電子差速控制研究[D].江蘇大學(xué)，2016.

[2]魏建偉.新型電動輪轉(zhuǎn)向系統(tǒng)控制策略及性能分析[J].農(nóng)業(yè)裝備與車輛工程，2017，55（11）：1.5.

[3]孫偉.基于主動輪系統(tǒng)的電動汽車整車動力學(xué)分析與集成控制[D].重慶大學(xué)，2015.

作者簡介：令狐昌偉（1981.），男，貴州人，本科，講師，專業(yè)教師，研究方向：汽車電子。