四轮独立驱动轮毂式电动汽车转向控制策略研究

四轮驱动电动汽车永磁无刷轮毂电机驱动系统控制研究共3篇四轮驱动电动汽车永磁无刷轮毂电机驱动系统控制研究1四轮驱动电动汽车永磁无刷轮毂电机驱动系统控制研究随着各国对环保和节能理念的不断提高，电动车的普及程度越来越高，特别是在城市交通领域。

传统的车辆采用传统的燃油动力，较之电动汽车，不仅控制复杂，同时能源消耗过大、环境污染严重，跟不上时代的步伐。

为了响应绿色环保理念，四轮驱动电动汽车永磁无刷轮毂电机驱动系统逐渐进入人们的视野。

许多汽车生产厂家也开始投入大量的经费，尽力满足客户日益增长的需求。

永磁无刷轮毂电机是现代电动汽车中常见的一种驱动形式，要想将电力变为动力，永磁无刷轮毂电机驱动系统的控制显得十分重要。

由于永磁无刷轮毂电机的控制技术问题，目前该驱动系统仍处于完善状态。

本文旨在分析和研究四轮驱动电动汽车永磁无刷轮毂电机驱动系统的控制问题，并提出一种新型控制系统的方案。

1. 电动四轮驱动汽车系统介绍电动四轮驱动汽车，即为同时由四个独立的电机提供动力的车辆，其每个电机的功率、扭矩和转速均可以独立调节。

其中，永磁无刷轮毂电机是一种常见的电机产品，具有高效、可靠、安全、节能等特点。

轮毂电机的工作原理是将电能转化成机械能，通过转轮来驱动车辆行驶。

2. 永磁无刷轮毂电机的驱动控制永磁无刷轮毂电机的控制分为位置控制和速度控制两种。

其中位置控制主要是马达的定位和调整，而速度控制是为了控制汽车的运动速度。

（1）位置控制在位置控制方面，目前较为常用的是闭环控制方法。

用速度传感器、定位信号器和转子位置估计等仪器来获取电动机转子的具体位置，再根据电动机的工作状态进行调节控制。

同时，为确保闭环控制系统的稳定运行，一般需要加入PID控制算法进行调整。

（2）速度控制在速度控制上，电动车辆的执行器通常是直流转换器。

直流转换器主要是将交流电转换为直流电，使其可以输出发动机所需的电流和电压。

直流转换器一般采用电流控制和电压控制两种调控方式。

基于CarSim和Matlab四轮独立驱动轮毂电机电动汽车驱动控制系统的研究作者：梅鸣来源：《山东工业技术》2016年第21期摘要：针对四轮独立驱动轮毂电机电动汽车驱动控制系统进行了建模与仿真，在传统PID 的基础上引入SOA智能优化算法，最后验证了所建立的CarSim和Matlab车辆模型的合理性。

关键词：电动汽车；驱动控制系统；车辆模型；SOA智能优化算法DOI：10.16640/ki.37-1222/t.2016.21.1630 引言近年来，绿色环保与可持续发展成为日益重要的发展理念。

本文研究的轮毂电机驱动电动汽车在现有商用化电动汽车的基础上省略了减速器、差速器和传动轴等机械零部件部件，直接由整车控制器发出控制信号直接控制车轮，这样节省车内空间，更容易实现电动车的微型化、轻量化[1-2]。

本文将CarSim中的内燃机模型和传动系统模型，修改为毂电机模型，在Matlab/Simulink中搭建电机模型和控制系统模块，在联合CarSim进行联合仿真。

1 四轮轮毂电机电动汽车建模在Matlab/Simulink中搭建轮毂电机模型，去掉CarSim中的传统内燃机汽车模型，通过Matlab/Simulink和CarSim联合仿真，搭建出四轮独立驱动轮毂电机电动汽车整车模型。

1.1 轮毂电机建模轮毂电机无刷直流电机，其主要由电机本体、霍尔位置传感器和电子逆变器构成。

无刷直流电机数学模型形式可表示为：其中ea，eb，ec分别表示定子a，b，c三相生成的梯形反电动势。

电磁转矩方程为：式中：Te为电磁转矩；w为电机角速度；Tl为负载转矩；J为转动惯量；B为黏滞摩擦系数；ua，ub，uc为绕组电压，ia， ib，ic为相电流；ea，eb，ec为相反电势；L为相绕组自感系数；M为相绕组互感系数。

式（1）、式（2）和式（3）共同构成了无刷直流电机的微分方程数学模型。

采用基于SOA的PID控制算法来控制轮毂电机，1.2 整车模型搭建打开CarSim 8.02 软件，选择B-Class， Hatchback选项作为基准车辆，将CarSim中原有的内燃机模型改为 4-wheel drive（四轮驱动），其内容定义为选择No dataset select方式，同时将四轮驱动转矩设置为车辆模型的输入量变量。

线控四轮独立驱动轮毂电机电动汽车稳定性与节能控制研究一、本文概述随着环保意识的日益增强和新能源汽车技术的迅速发展，电动汽车（EV）在全球范围内正逐步成为新的交通出行选择。

特别是线控四轮独立驱动轮毂电机电动汽车（以下简称轮毂电机电动汽车），其独特的驱动方式和控制策略使得车辆性能优化成为可能。

然而，这类电动汽车在稳定性和节能性方面仍面临诸多挑战。

因此，本文旨在深入研究轮毂电机电动汽车的稳定性和节能控制策略，以提高其运行性能并降低能耗。

本文将首先概述轮毂电机电动汽车的基本原理和特性，包括其驱动方式、控制系统以及与传统电动汽车的差异。

随后，将重点分析轮毂电机电动汽车在稳定性方面面临的挑战，如侧倾、横摆等动态特性问题，以及如何通过先进的控制算法和车辆动力学模型来提高稳定性。

本文还将探讨节能控制策略，包括能量管理、优化驱动和回收制动等方面，以实现更高的能源利用效率和更长的续航里程。

通过本文的研究，我们期望能够为轮毂电机电动汽车的稳定性和节能控制提供有效的理论支持和实践指导，推动电动汽车技术的进一步发展，并为未来的绿色出行贡献力量。

二、线控四轮独立驱动轮毂电机电动汽车概述随着电动汽车技术的不断发展和创新，线控四轮独立驱动轮毂电机电动汽车（Independent Wheel Drive In-Wheel Motor Electric Vehicle, IWD-IWM EV）作为一种新型的电动汽车形式，逐渐展现出其独特的优势和巨大的发展潜力。

这种电动汽车采用轮毂电机直接驱动车轮，取消了传统的传动轴和差速器，实现了车辆的独立四轮驱动。

线控四轮独立驱动轮毂电机电动汽车的核心特点在于其高度集成化和模块化的设计。

每个车轮都配备有独立的轮毂电机，这些电机通过先进的电子控制系统进行精确控制，能够实现车辆在各种路况下的高效、稳定行驶。

由于取消了传统的机械传动系统，这种电动汽车的结构更为紧凑，重量更轻，从而提高了整车的能效和动力性能。

四轮毂电机驱动车辆转向稳定性控制共3篇四轮毂电机驱动车辆转向稳定性控制1近年来，随着电动汽车的普及，四轮毂电机已经被广泛应用于电动汽车的驱动系统中。

相比于传统的内燃机驱动方式，四轮毂电机可以使汽车具有更高的性能和更好的稳定性。

其中，转向稳定性控制是关键的技术之一。

首先，我们来了解一下什么是四轮毂电机。

四轮毂电机是指把电机直接安装在汽车四个车轮上，由电机直接驱动汽车轮胎旋转。

相比于传统的内燃机驱动方式，四轮毂电机有以下几个优点：第一，四轮毂电机可以在不需要传统的转向部件的情况下进行转向操作，从而大大提高了汽车的灵活性和稳定性。

第二，四轮毂电机能够实现精确的转向控制，不仅可以控制汽车的运动方向，还可以控制汽车的侧倾、跳跃和侧滑等运动状态。

第三，四轮毂电机可以实现多种驱动方式，例如前驱、后驱、四驱等。

这样不仅可以提高汽车的操控性能，还可以满足不同驾驶习惯和道路条件的需求。

基于以上优点，四轮毂电机已经被广泛应用于电动汽车的驱动系统中，例如特斯拉的电动汽车、日产的LEAF等等。

但是，四轮毂电机在提高汽车性能的同时，也带来了一些稳定性问题。

这些问题包括转向灵敏度不足、转向惯性过大、侧滑等。

为了解决这些问题，转向稳定性控制技术应运而生。

转向稳定性控制技术基于车辆动力学模型和控制理论，通过对汽车的转向动态进行监测和优化，使得汽车能够更加稳定地行驶。

例如，在汽车行驶过程中，如果检测到汽车的转向姿态发生变化时，转向稳定性控制系统可以通过控制四轮毂电机的转速，并调整车辆的倾斜角度、侧滑等，从而使汽车能够重新恢复稳定的转向状态。

与传统的转向稳定性控制技术不同，四轮毂电机驱动车辆转向稳定性控制技术具有以下特点：第一，四轮毂电机驱动车辆转向稳定性控制技术更加精确。

由于四轮毂电机可以实现对每个轮胎的精确控制，因此可以对汽车的运动状态进行更加精确的调整，从而提高了控制的精度和稳定性。

第二，四轮毂电机驱动车辆转向稳定性控制技术更加灵活。

电动四驱汽车在差动助力转向时的独立车轮转矩控制轮毂电机有巨大的潜力去创造先进的全轮四驱系统。

在本文中，基于独立四驱电动汽车的驱动特性，一种新型助力转向技术及其转矩分配控制系统被提出。

这项研究的第一部分完整地描述差动助力转向系统的基本理论。

在这之后，建立了四驱电动汽车的动力学模型以及驱动模型。

此外还介绍了差动助力转向控制系统，以及驱动扭矩分配和补偿控制系统。

其中通过控制两个前轴车轮之间的驱动转矩分布，用比例积分反馈控制回路来跟踪参考指导。

之后对直接横摆力矩控制子系统和牵引力控制系统进行了介绍，这些都是用于设想的差动助力转向工作。

最后，用开环和闭环进行仿真验证。

结果证实，提出的差分驱动扭矩助力转向系统，不仅可以明显减少转向力度，以及确保在高车速的可靠转向，提高了车辆的回正性能，并同时保持车辆的横向稳定性。

1.介绍全轮独立驱动系统已被确认为一个突破性的概念，对未来电动和混合动力汽车的设计将产生重大影响，作为其动力来源有一些优势，如包装的灵活性，全轮独立驱动节省空间，快速传动反应的快速等。

此外另一个潜在优势，正如本文所提出的是精确控制在车轮的驱动力可以作为动力转向。

这样，传统的发动机驱动或电直接驱动的动力转向系统可能成为不必要。

因此，该系统可以简化和节省在传统的动力转向系统所消耗的能量。

在这之前曾有过基于驱动力的转向或助力转向技术的研究。

Francis Hoogterp 与Meldrum首先命名轮式战车的防滑转向为差扭矩转向，这是运行速度和越野机动性的折衷应用。

但关键的一点是，战斗车辆不会有导向轮来节省空间，所以它仍然是防滑转向。

李等人在提出了转向牵引/制动系统的基础上提出了助力转向。

他的想法也来自履带车辆的防滑转向，并在非可控四轮驱动电动车上运用了独立车轮扭矩控制。

他的模拟结果表明，该型车辆用这种操控方法可以有类似常规车辆运动轨迹。

但当移动大曲率路径，由于优先稳定补偿器，车辆的转弯半径导致大于常规车辆。

四轮独立驱动电动汽车最小转弯能耗转矩优化控制研究与传统内燃机驱动的车辆相比,新能源和混合动力汽车以其低能耗和低污染,成为目前汽车领域的一个重要研究方向。

在新能源汽车的众多构型中,各个车轮分别由电机驱动的四轮独立驱动电动汽车,由于其空间布置灵活,转矩解耦,以及驱动模式多样化而日益受到学者们的关注。

四轮独立驱动电动汽车的一个关键控制技术,就是各个车轮的转矩优化控制,而目前大多数的研究都停留在利用转矩差所产生的直接横摆力矩来提高车辆的侧向稳定性,从而提高车辆的操纵稳定性。

本文主要着眼于转矩优化控制对车辆弯道工况的能耗影响,旨在利用转矩定向分配控制策略实现车辆弯道工况的最小转弯能耗的需求,有效的提高整车经济性。

本文首先利用MATLAB/Simulink仿真软件,搭建了四轮独立驱动电动汽车车辆动力学模型、轮毂电机模型和驾驶员模型等,并利用现有商用软件CarSim对模型的准确度进行了验证,为后文的理论分析及仿真试验提供了可靠的仿真平台。

为了从原理上说明车辆转弯的受力机理,本文利用三自由度车辆动力学模型进行了建立了车辆的运动微分方程,基于转弯降速现象,说明了转弯阻力的产生机理和影响因素,同时提出了通过转矩定向分配控制技术来抑制转弯阻力的控制方法。

本文通过仿真分析,验证了转弯阻力的存在以及其对车辆动力性和能耗的影响。

通过研究发现车速和前轮转角是对转弯阻力影响最大的两个因素。

通过仿真验证,可以清楚的说明采用转矩定向分配控制技术,主动的调节车辆内外侧车轮的驱动转矩,在不改变车辆的行驶状态的同时,可以有效的降低车辆的转弯阻力,从而降低车辆驱动的需求功率,实现节能控制。

本文还对比了车辆不同驱动模式下的能耗情况,明确了车辆转弯工况下的前轮模式受到的转弯阻力小。

本文还通过仿真验证,证明了转矩定向分配控制技术可以改变车辆的转弯特性,有效的改善车辆的转向不足特性,提高车辆的转弯机动性。

为了确定弯道工况以经济性为目标的转矩轴间分配系数k,前轴内外侧车轮转矩分配系数k_f和后轴内外侧车轮转矩分配系数k_r,本文采用遗传粒子群混合优化算法,综合考虑弯道工况经济性和稳定性的影响,构建了最小转弯能耗的转矩优化控制策略,对转矩分配系数进行离线优化,制定出了基于车辆动力学模型的最小转弯能耗转矩分配系数表,同时本文确定出了不同弯道工况的转矩优化控制的最佳节能贡献度。

基于再生制动的四轮毂电机独立驱动电动汽车差速转向控制研究随着科技的不断发展，汽车的技术也在不断地更新换代。

电动汽车成为新一代汽车的主要发展方向，再生制动技术也成为电动汽车行业的重要技术之一。

针对传统的四轮驱动电动汽车，研究者们提出了采用四轮毂电机独立驱动的电动汽车，借助再生制动技术实现差速转向控制。

四轮毂电机独立驱动的电动汽车是指将电动汽车的驱动电机集成到车轮中，即为每个车轮都安装一台电机，使得每个车轮都能够独立驱动。

这种结构有助于提高车辆的能量利用效率和功率输出效率，同时也能够提高汽车的马力和加速性能。

再生制动技术是指将汽车制动时产生的能量通过电机转化为电能储存起来，在车辆行驶时供电使用。

再生制动技术可以降低车辆的能量浪费，从而提高车辆的续航里程。

再生制动技术对于四轮毂电机独立驱动的电动汽车来说，也是非常重要的。

由于每个车轮都有独立的电机，因此可以对每个车轮的电机进行独立的再生制动控制，从而提高制动能效并减少电池的充电时间。

此外，再生制动技术还可以用于差速转向控制。

在传统的汽车中，差速器起到了平衡左右车轮输出扭矩的作用，但在电动汽车中，由于每个车轮都有独立的电机驱动，因此可以通过控制每个车轮的输出扭矩实现差速转向控制。

通过再生制动技术的应用，可以实现差速转向控制并减少能量浪费，从而提高汽车的性能和续航里程。

四轮毂电机独立驱动的电动汽车结合再生制动技术可以改变传统汽车转向机构的复杂性，提高驾驶操控性能和安全性。

综上所述，再生制动技术和四轮毂电机独立驱动技术在电动汽车领域都是非常重要的技术。

它们可以提高汽车的能源利用效率和驾驶性能，同时也可以减少能量浪费和提高续航里程。

在未来的发展中，这两项技术将持续发挥重要作用，推动电动汽车技术不断进步。

四轮毂电机独立驱动的电动汽车结合再生制动技术可以实现智能化控制，提高车辆的安全性和驾驶舒适性。

通过传感器对车辆的速度、方向、加速度等数据进行实时监测和反馈，可以对每个车轮的输出扭矩进行精确控制，从而实现更加灵活、稳定和安全的驾驶体验。