轮毂电机驱动电动汽车各轮毂电机扭矩分配算法的仿真和评价

摘 要:为精确控制轮毂电机驱动电动汽车各轮毂电机的扭矩,获得更好的车辆动力学控制性能,利用Matlab/Simulink对再分配伪逆算法(Redistributed Pseudo-Inverse algorithm,RPI)、层叠广义逆法(Cascading Generalized Inverse algorithm, CGI)和加权最小二乘法(Weighted Least-Squares algorithm, WLS)进行数值仿真,对这3种算法从计算速度、迭代次数和计算精度等方面进行对比分析与评价,结果表明WLS综合性能最优.

关键词:轮毂电机驱动电动汽车; 电机扭矩分配; 再分配伪逆算法; 层叠广义逆法; 加权最小二乘法

中图分类号:U461.6; U469.72

文献标志码:A

Simulation and evaluation on torque distribution algorithm of

in-wheel motor of in-wheel drive electric vehicle

XIONG Lu, YU Zhuoping

(College of Automotive Eng., Tongji Univ., Shanghai 201804, China)

Abstract: To control the torque of all in-wheel motors for in-wheel motor drive electric vehicle accurately, and to achieve the better control performance of automotive dynamics, numerical simulation are performed on Redistributed Pseudo-Inverse algorithm(RPI), Cascading Generalized Inverse algorithm(CGI) and Weighted Least-Squares algorithm(WLS), and the calculation speed, iteration times and calculation accuracy of the three algorithms are compared and evaluated. The result shows that WLS has the best comprehensive performance.

Key words: in-wheel motor drive electric vehicle; motor torque distribution; redistributed pseudo-inverse algorithm; cascading generalized inverse algorithm; weighted least-square algorithm

な崭迦掌:2009-05-05 修回日期:2009-09-16

基金项目: 国家高技术研究发展计划(“八六三”计划)(2006AA11A10);同济大学青年优秀人才培养行动计划(2007KJ037)

作者简介: 熊 璐(1978―),男,江西铅山人,讲师,博士,研究方向为汽车系统动力学与控制,(E-mail);

余卓平(1960―),男,江西南昌人,教授,博导,博士,研究方向为汽车系统动力学与控制,(E-mail)0 引 言

电动汽车由于节能环保而成为新能源汽车研究的热点.又因为轮毂电机驱动电动汽车的各个轮毂电机独立可控,因此会产生各个电机扭矩的分配问题.┆[1-2]

传统内燃机汽车以制动器为执行元件,利用制动力进行车辆稳定性控制已经比较成熟.┆[3]轮毂电机驱动既可以输出驱动力也可以输出制动力.文献[4-5]对电动汽车横摆控制展开初步研究,采用简单的分配方法,即在一侧增加驱动或制动扭矩ΔT,在另一侧减小ΔT,改善车辆侧向动力学性能.该控制方法没有考虑各轮的不同状态以及车辆的约束条件.借鉴飞行控制中的控制分配算法[6],文献[7]对轮毂电机驱动电动汽车的纵向力控制分配进行仿真研究,并验证控制分配算法在车辆稳定性控制方面的有效性.

控制分配算法主要有直接分配法、链式递增法、广义逆法和数学规划法等.┆[6]

直接分配法[8]是从几何角度出发的计算方法.该算法建立在可达集概念上,实时性较差;又由于目标可达集随系统状态和外部环境而变化,故离线计算效果也不好.

链式递增法[6,9]将控制器分组,导致整个1组执行器的效果受到最受约束执行器的限制,类似所谓的“短板效应”;而若不将物理约束类似的执行器归为1组,则会丢失控制器之间的权重关系.就汽车领域而言,由于执行器分组有一定困难(例如在附着率变化的路面上,各个执行器的物理约束会发生改变),而且分组后的执行器也很容易出现饱和,因此该法的应用受到一定限制.