分布式驅動電動汽車橫擺穩定性控制探討

葉磊

摘 要：分布式驅動電動汽車與內燃機汽車相比，其取消汽車結構中冗長的傳動鏈，直接對各個車輪進行控制。為了確保分布式驅動電動汽車在運行期間的安全性與穩定性，要加強對橫擺穩定性控制內容的探討。將分布式驅動電動汽車作為研究對象，針對橫擺穩定性控制內容進行深入分析。

關鍵詞：電動汽車;安全性;穩定性;控制措施

1 分布式驅動電動汽車

分布式驅動電動汽車（下文統一簡稱為電動汽車）主要分為驅動橋式、電動輪驅動構型、動態吸振驅動形三種，類型不同，其性能和特點也不同，但是，無論是哪一種類型的驅動電動汽車，其傳統的內燃機汽車相比，都具有車內空間大、動力學控制性能好、最小轉彎半徑縮小、車身整體重量輕等多項優點[1]。但是，需要相關人員研究注意的是，橫擺穩定性控制是電動汽車中一項重要內容，因此，在設計與生產驅動電動汽車時，要加強對該項問題的分析，確保最終制造的汽車具有良好的性能，可以滿足應用需求。

2 電動汽車橫擺穩定性控制結構

橫擺穩定性控制結構一共分為以下兩種：集中式，在該類型的控制結構中會出現反應速率降低，以及各項控制量出現相互抵消情況;分層式，在類型的控制結構中，對于各項數據內容的計算都是相互獨立的，完成相應的計算后，及時、準確的將通過計算獲取到的結果及時傳到相應的執行機構中，從而確保車輛在運行過程中的穩定性能夠滿足需求，提高舒適度，減少安全事故的發生[2]。

以模型跟蹤控制思想為基礎的電動汽車橫擺穩定性控制的主要包括的內容如下：

（1）參考模型。該模型在具體應用期間的作用就是準確的將汽車的是狀態和駕駛員的具體操作情況轉變為理想橫板角度響應，從而使運動跟蹤控制能夠具有的一個合理的跟蹤目標。

（2）橫擺力矩決策層。該決策層在電動汽車運行發揮的作用和就是依據電動汽車中與穩定性相關的各項狀態信心內容，對計汽車穩定性控制時需要施加的橫擺力矩大小進行計算，同時，對參考模型在應用期間的輸出內容進行跟蹤。

針對橫擺力矩決策層，在對其進行設計時，可以采取可拓協調控制方式完成對其的設計，通過對這種設計方案的應用，使汽車在行駛過程中的狀態劃分問題能夠的都有效解決。將可拓展協調控制應用在電動汽車上，依據質心側偏角與橫擺角度速度的具體值與設計理想值之間的偏差的具體大小，完成對電動汽車具在實際行駛過程中具體狀態的合理劃分，不同行駛穩定程度對應的區域不同，而針對不同區域，可以采取不同方式完成相應的控制。

（3）控制分配層。依據電動汽車所需的目標力矩和施加的橫擺力矩情況，合理分配電動汽車四輪驅動力矩情況。

（4）執行層。該層從本質上來說就是控制分配層的一個“幫手”，其在電動汽運行中起到的作用就是讓控制分配曾的輸出在電動汽車中的每個車輪上得到體現。

電動汽車中的橫擺穩定性分層控制結構如圖1所示。

3 電動汽車橫擺穩定性特種的各項參數內容

電動汽車在實際行駛期間，其具體狀態時有汽車的縱向、橫擺角、側向速度共同決定的。而針對電動汽車來說，其橫擺角度速度和質心側的具體偏轉角度能夠實現對電動汽車橫擺穩定性的描述，因此，下面針對這兩項內容進行全面分析。

3.1 電動汽車行駛時的橫擺角度速度

電動汽車的橫擺角度速度大小會隨著其在行駛過程中的速度改變而發生變化，主要體現在電動汽車在行駛期間，對穩定性上的準確描述，其可以能夠精準反應電動汽車在行駛期間，航向角的具體變化速度，同時，也決定了電動汽車在轉向上的具體特點，并且會對于電動氣動的性能會造成直接影響。

電動汽車中采用的輪胎在位于線性區域時，與非線性區域相比，前者在實際操縱期間，具有性能好優點，也正是因為如此，在質心偏角相對較小的情況下，在對汽車橫擺穩定性進行研究時，可以對線性二自由度參考模型進行應用，得到不同車速和方向盤轉角條件橫擺角速度。

3.2 電動汽車中的質心側偏角

質心側偏角在具體應用期間的作用就是描述電動汽車在行駛過程中保持的軌道足跡進行準確描述，精準反映電動汽車在進行轉向時，與預定軌道相比，發生的偏離情況。

對于電動汽車中的質心側偏角的具體大小，可以通過汽車側向車速和縱向車速進行計算獲取，該數值會對電動汽車輪胎側向力的具體大小造成一定影響。如果質心側偏角較小，此時，橫擺力矩與之心側偏角呈約180°，近似一條直線。質心側偏角如果增大，電動汽車中橫擺力矩則會從某一質心偏角不斷變小，經過一段時間的變化后，最終將會在區域一個相對穩定性的狀態，在該狀態下，電動汽車駕駛員難以利用方向盤完成對電動汽車具體行駛情況的合理控制。

依據電動汽車側向、縱向，以及橫擺動力學之間的具體耦合關系，對電動汽車的具體行駛情況進行分析，通過分析可以發現，質心側偏角會對縱向運動情況造成一定影響，特別是對橫擺運動產生的影響尤為明顯。在對電動汽車進行分析時，為了使該耦合問題能夠得到解決，可以在對電動汽車具體情況進行全面分析基礎上，構建四輪全驅線性二自由度解耦控制模型，對控制變量進行解耦處理，弱化不同變量之間的關聯。

此外，為了使電動汽車質心側偏校對信息為得到全面利用，以及精度偏低問題能夠得到解決，相關研究人員可以在對擴展卡爾曼濾波方法進行應用的基礎上，設計處一種可以用于對電動汽車質心側偏角進行精準估計的狀態的觀測器，這也就使電動汽車轉向穩定性得到了進一步提高。

4 結語

科技的快速發展使電動汽車逐漸成為了人們在出行過程中的一項重要交通工具，在對電動汽車進行研究時，要提高對橫擺穩定性控制問題的探討，確保最終制造的電動汽車能夠滿足應用需求。

參考文獻：

[1]郭烈，葛平淑，孫大川，林肖.分布式驅動電動汽車緊急工況下穩定性控制[J].華中科技大學學報（自然科學版），2020，48（01）：60-65.

[2]王子銘，劉勇，鮑俊屹.分布式驅動電動汽車轉矩協調控制策略研究[J].汽車實用技術，2019（16）：15-16+36.