打开文本图片集
摘 要：针对分布式电动汽车，在弯道制动过程中，既能保证车辆行驶稳定性又能兼顾制动能量回收，文章提出一种带稳定性加权系数的制动力矩分配方法，以驾驶员制动意图和路面附着情况为参考条件得出稳定性加权系数，将系数代入系统目标函数中，求出各车轮的最佳制动力矩，最后利用Carsim/Simulink联合仿真对分配算法进行验证，结果显示文章所提出的分配策略能使分布式电动车辆在转弯制动时，制动力矩分配既能满足稳定性需求又能使在当前工况下经济性能最大化。
关键词：分布式电动汽车；转弯制动；电液复合制动分配；稳定性加权系数
中图分类号：U472 文献标识码：A 文章编号：1671-7988（2018）02-07-03
Abstract： Based on the characteristic of distributed electric vehicle， a braking torque distribution method with the stability of the weight coefficient was proposed， which can combine stability and economy. Driver"s braking intention and road adhesion are the reference conditions for stability coefficient， the coefficient is substituted into the objective function， obtained the optimum braking torque of each wheel， finally using Carsim/Simulink to verify the algorithm， results show that the algorithm can not only meet the demand of stability in the current conditions and make economic performance maximization.
Keywords： distributed electric vehicle； turning braking； electro-hydraulic braking distribution； stability coefficient
CLC NO.： U472 Document Code： A Article ID： 1671-7988（2018）02-07-03
引言
分布式驅动电动汽车由于电机单独可控，可通过附加直接横摆力矩来提升车辆的稳定性能[1]。且电机具有响应速度快，控制精确快速的优点，但输出的力矩有限[2]。现在的电动汽车制动过程中，除了可以用传统的液压制动系统外，还可以通过电机的回馈制动在给车辆制动力的同时给车载电池充电[3]。
对于分布式驱动电动汽车制动力的分配，一方面要考虑回馈制动力与摩擦制动力之间的分配比例，尽可能提高能量回收效率；另一方面，由于考虑法规的限制和稳定性要求，汽车后轴应具有一定的制动强度，因此还须考虑前后轴制动力的分配，和各车轮的制动力分配[4]。
本文提出了一种基于稳定性加权系数的分层控制的电液制动力复合分配策略，使制动力矩分配既能满足稳定性需求又能使在当前工况下经济性能最大化，并通过仿真进行验证。
1 电液复合制动控制策略
本文采用分层控制结构，包括上层状态控制器和下层分配控制器，如图1所示。
1.1 横摆力矩控制
为了求得理想的横摆力矩，本文采用线性二自由度汽车模型作为求上层控制力的参考模型，如图2所示。
1.2 前后轴制动力分配
为了满足安全性的需要，汽车的前后轴制动力分配区域必须包含在由I曲线、f曲线和ECE R13法规曲线三条曲线所确定的区间内，将汽车参数和路面附着系数代入三条曲线方程，根据制动强度直线即可求出与分配区域的上下边界的交点A、B，即可求出两点之间的线段距离，再乘以稳定性系数k即可求得在AB连线上所需的分配点k，所对应的横纵坐标即为前后轴制动力。
1.3 稳定性权重系数求解器
本文提出稳定性权重系数k，则经济性权重系数为1-k。对应系数的大小就表明了此时汽车是该以稳定性为主还是该以经济性为主。
以制动意图和路面附着系数作为稳定性加权系数模糊控制求解器的输入参数。
模糊求解器的求解规则为：制动减速度越大，k值越大，路面附着系数越大，k值越小。
制动减速度和路面附着系数的隶属度函数见下图。
1.4 各个车轮的制动力分配
系统目标函数应该结合稳定性和经济性才能保证汽车稳定行驶下又能保证汽车处于能效最高。
对于稳定性目标函数，以轮胎利用率最小为分配优化目标。
2 仿真与验证
本文仿真的实验工况选取IOS3888-1：1999（E）标准双移线工况，在仿真过程中令稳定性加权系数为0.6。
图6为实验仿真结果图，展示了横摆角速度变化曲线，由图可以看出，采用了本文分配算法的分布式驱动电动汽车能够很好的跟随理想的横摆角速度。
图6为车辆的运动轨迹图，从图6a可以看出电液复合制动算法的车辆的轨迹和预设轨迹偏差很小，图6b中的无分配算法的传统控制车辆产生了较大的偏移，因此由图中的车辆路径可以看出，采用本文的控制分配的电动车能很好的跟随路径，在转弯过程中能够保证足够的安全性。
3 结论
针对分布式驱动电动汽车，考虑在弯道制动过程中，既能保证车辆行驶稳定性又能兼顾制动能量回收，本文提出了一种带稳定性加权系数的电动车电液复合制动的控制方法。该控制方法，采用分层结构，分别设计了上层的状态控制器和下层的分配控制器。通过对所提出的控制方法进行仿真验证，可以看出，车辆在转向制动时，采用本文提供的控制方法可以有效提高车辆的稳定性，并且能充分发挥再生制动的优点，提高车辆的经济性和整车系统能效。
参考文献
[1] Xiong L， Yu Z， Wang Y， et al. Vehicle dynamics control of four in- wheel motor drive electric vehicle using gain scheduling based on tyre cornering stiffness estimation[J]. Vehicle System Dynamics， 2012， 50（6）：831-846.
[2] de Castro R， Araújo R E， Tanelli M， et al. Torque blending and wheel slip control in EVs with in-wheel motors[J]. Vehicle System Dyna -mics， 2012， 50（sup1）： 71-94.
[3] HUANU Xiaoyu， WAND Junmin. Model predictive regenerative braking control for lightweight electric vehicles with in-wheel motors [J]. Journal of Automobile Engineering， 2012，226（9）： 1220- 1232.
[4] Ehsani M， Gao Y， Emadi A. Modern electric， hybrid electric， and fuel cell vehicles：fundamentals，theory，and design[J].2009，volume 23（10）： 949-966（18）.
[5] 刘金琨，孙富春.滑模变结构控制理论及其算法研究与进展[J].控制理论与应用， 2007， 24（3）：407-418.
