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纯电动汽车及其操纵稳定性控制

一、电动汽车的特点：

电动汽车是指全部或部分以车载电池为动力源、符合道路交通安全法规各项要求的新型汽车，包括三种类型：

纯电动汽车（PureElectricVehicle,简称PEV）、

混合动力电动汽车HybridElectricVehicle,简称HEV）

燃料电池电动汽车（FuelCellElectricVehicle,简称FCEV）

电动汽车与传统汽车一样也是由动力装置、底盘、车身和电器设备等4个部分组成。不同点主要集中在动力装置以及由于动力源的不同而需要的多能源动力总成控制系统，辅助能源系统和辅助控制系统。

1.1纯电动汽车的工作原理

基本工作原理如图1一2所示。电池通过控制系统向电动机供电，在电动机中电能转化为机械能动力并传给传动系，最后传给驱动车轮，力图使驱动车轮转动，并通过与地面间的相互作用产生使汽车行驶的牵引力。

1.2纯电动汽车的驱动方案

电动汽车的动力性能与其驱动系统直接相关，当前驱动方案主要有四种：

1、机械驱动布置方案：

2、机电集成化驱动布置方式：

3、机电一体化驱动布置方式：

这种布置方式最大的进步就是取消了机械式差速器，在左右两个双联式电机之间，配置了电子控制的差速器，用电子差速器来解决左右半轴的差速问题。

4、轮毅电机驱动布置方式：

轮毅电机驱动布置方式的电机装在电动汽车的车轮轮毅中，直接驱动电动汽车的驱动轮。如图2.4所示。

它还可以对各个驱动电机进行相互独立的控制，有利于提高车辆转向灵活性和充分利用路面附着力。这种布置方式比以上介绍的各种布置方式更能体现电动汽车的优势。采用这种布置方式的驱动系统需要解决的问题就是如何保证车辆行驶的方向稳定性。

轮毂电机示意图：

1.3、电动汽车电机驱动系统分类与选择：

1、直流电机驱动系统、

2、交流感应电机（异步电机）驱动系统、

3、永磁同步电机驱动系统

4、开关磁阻电机驱动系统等。二、电动汽车操纵稳定性

电动汽车从出现至今，研究的重点一直在于提高整车的燃油经济性和降低排放，而电动汽车的安全性能则较少被关注。

汽车稳定性控制是通过车载控制系统实时调整车辆的运行状态，使车辆能够按照驾驶员的意图行驶，并防止车辆失稳的汽车主动安全

装置。

真正意义上的汽车稳定性控制一般认为出现在1995年。在1995年，BOSCH公司提出了VDC（VehicleDynamicControl，汽车动力学控制）[4]的概念，Benz公司提出了ESP（ElectronicStablityProgram，汽车电子稳定程序）的概念，丰田公司提出了VSC（VehicleStablityControl，汽车稳定性控制）的概念，它们均采用了能直接测量汽车运行姿态的侧向加速度传感器和横摆角速度传感器，使得稳定性控制系统的应用范围大大扩展。

目前市场上有许多提高汽车操纵稳定性的电子控制装置：电控悬挂、四轮转向（4WS）、防抱死制动系统（ABS）、牵引力控制系统（TCS）、电子稳定性程序（ESP/VSC），以及集成了多种控制方式的车辆动力学控制（VDC/VDM）等。

2.1多电机电动汽车稳定性控制的研究现状：

2.1.1传统汽车与电动汽车动力学控制区别

内燃机汽车的汽车的动力学控制系统根据给定的转向角和加速踏板位置，在牵引力控制系统的作用下，通过控制发动机转矩和车轮制动压力，调节各车轮牵引力产生一个横摆力矩，使汽车实际运动状态与期望运动状态一致。

四轮独立驱动电动汽车的控制系统则根据检测到的转向角和加速踏板位置直接控制各车轮转矩输入，使汽车运动达到期望状态。

2.1.2多电机汽车稳定性控制

稳定性控制对于汽车的性能和行驶安全都具有重要意义。未来的

电动车必然会装备次系统。而电机之于内燃机的显著不同，赋予了多电机驱动的电动车在稳定性控制领域天然的优势。表现在：

（1）首先是轮毂驱动电动车无需发动机、变速器、传动轴

等部件，驱动电机也是安置在轮毂中，节省了大量的空间以便布置电池以提高车辆的续驶里程；

（2）电机的扭矩的响应时间很短，扭矩的大小很精确。电

机扭矩的响应时间大约是几毫秒，是传统内燃机或者是液压系统的10-100倍；

（3）各个电机扭矩独立可控且易于测量。

利用后两个优点，就可以通过独立控制各个电机的扭矩

产生纵向力的方法来改变作用在汽车上的横摆力矩，提高汽车的操纵稳定性。独立的电机驱动系统为实现直接横摆力矩的控制奠定了良好的基础。

国际上的一些研究