摘要：针对常睹前轮转向的四轮驱动电动汽车，通过竖立四轮驱动汽车的转矩驾驭计谋，调动4个轮毂电机的驱动扭矩，以完毕更小的转弯半径，进步低速状况下的转弯机动性。正在车速为10 km•h-1时，举办了CarSim仿真和实车试验。结果注脚：与通俗前轮转向的四轮驱动汽车比拟，所安排的3种驱动办法下的转弯直径区别裁汰了23.0%、2.8%、3.2%，验证了差动驾驭计谋对进步转向机动性的有用性。

转弯正在汽车行车经过中是特别常睹的驾驶作为，正在低速状况下，或面对小半径转弯时，这对汽车的转向机动性有较高的恳求。电机的差动转向对车辆转向时的转向机动性和左右安谧性均具有革新效用，因而前轮转向和差动转向的复合是进步转向机动性的起色趋向。本文琢磨采用四轮毂电机的漫衍式驱动汽车。

海外很众学者对转向机动性举办了琢磨， Sun 等提出了基于差动驱动和差动制动的纵向力分派驾驭要领，进步了转向机能。 Song 等通过八自正在度车辆模子，安排和验证主动转向与差动转向的吞吐驾驭体系对付转向机能的革新。 Tang 等针对 8 电动轮两轴转向汽车，提出了标的输出转矩弧线和两侧转向轮输出驾驭算法，通过仿真声明差速驱动的可行性。 Hajihosseinlu 等提出了一种四轮驱动的电子差速器的拓扑机闭。基于偏向盘角度和加快踏板地位的输入，行使及时功率办理并为 4 个车轮爆发差异的标的扭矩，所提出的算法通过优化操作点滑移率来革新转向性子。 Li 等通过竖立三自正在度转向动力学模子，提出了神经搜集 PID 电子差速转速转矩归纳驾驭计谋，和洽分派四轮毂电机的转矩，革新车辆低速转向转向机能。

国内方面也有很众学者举办了相干琢磨，陈东等竖立非线性十自正在度整车模子，应用差动驱动调治纵向力来革新车辆的侧向动力学性子，声明了四轮转向和差动驱动的联结驾驭有利于进步车辆的转向机能。靳立强等则通过竖立众自正在度的电动轮汽车模子，提出了以两侧车轮滑移率相通为驾驭标的的差动驾驭计谋。孙文等提出了通过变动纵向力分派来减小转弯阻力，基于车身安谧性的牵制，进步转弯机动性。姜立标等基于八自正在度的整车模子，应用吞吐 PID 驾驭身手以轴间扭矩分派为驾驭量竖立牵引力驾驭计谋，仿真声明该计谋可能有用禁止驱动轮滑转，革新汽车转弯机能。

本文机闭如下:第二章先容基于转向机动性的扭矩驾驭计谋。第三章先容实行经过。第四章先容试验结果。结果是总结与理会。

如图 1 所示，汽车行驶时，驾驶员踩油门踏板，油门踏板的角度信号发送给整车驾驭器，遵循油门踏板与电机的外性子弧线确定汽车前行时沿汽车进步偏向的总扭矩。转弯时，驾驶员转动转向盘，转向盘转角信号发送给整车驾驭器，遵循扭矩的驾驭计谋确定 4 个车轮扭矩的巨细和偏向。

当汽车转弯时，外侧车轮的车速大于内侧车轮的车速，为了完毕小半径的转弯，基于转向精巧性，遵循四轮驱动的特性，安排了 3 种扭矩分派模子，征求 : ①外侧车轮驱动 + 内侧后轮反向输入；②外侧车轮驱动 + 内侧前轮反向输入；③外侧车轮驱动 + 内侧车轮反向输入。 3 种扭矩分派模子示企图如图 2 所示。为了便利后续分别， 3 种扭矩分派模子区别界说为Mode_1 、 Mode_2 和 Mode_3 。

正在汽车转弯经过中，转向阻力跟着汽车的转向盘转角的增大而增大。因而，基于转向机动性的目标，针对低速汽车转弯，安排了 3 种扭矩驾驭计谋，通过仿真和试验来声明驾驭计谋的有用性。

驾驶员正在左右转向盘时，无法保障转向盘所有处于零位，对付这 3 种驾驭计谋，要是不配置转向盘转角阈值，转向盘也许正在零位邻近震荡导致扭矩的偏向和巨细热烈震荡，晦气于汽车的平常行驶。因而， 3 种扭矩驾驭计谋都正在汽车转向盘的零位邻近预留肯定的转向角阈值。正在通盘驾驭计谋中，转向盘转角阈值配置为 20 °。当汽车转向盘转角绝对值小于阈值时，以为这 3 种扭矩驾驭计谋的差动驱动不起效用；当转向盘转角大于阈值时，这三种扭矩的驾驭计谋与转向盘的变更闭连分类磋议。

最初，先容安排 3 种扭矩驾驭计谋崭露的扭矩变更状况，变更状况分 3 类，如图 3~5 所示。图 3~5 中，θ示意转向盘转角， y 示意扭矩分派系数，即汽车以某个车速进步时，某个车轮的扭矩占汽车进步偏向总扭矩的比例，θ 1 示意转向盘转角阈值，θ 2 示意扭矩分派系数为 0 的转向盘转角，θ 3 示意转向盘的极限转角， i 示意对应的 3 种形式， Ai（i=1,2,3 ）示意外侧前轮的最大扭矩分派系数， Bi （ i =1,2,3 ）示意外侧后轮的最大扭矩分派系数， Ni （ i =1,2,3 ）示意内侧车轮的最小扭矩分派系数的绝对值。

如图3所示，正在转向盘转角θ1阈值鸿沟内，每个车轮得到汽车前行扭矩的1/4，即差动不起效用；当转向盘转角θ大于配置的转角阈值θ1时，扭矩分派系数y跟着θ线性扩展，正在抵达汽车的转向盘的转角极限θ3时，扭矩分派系数抵达最大，即最大的扭矩分派系数为Ai/Bi（i=1,2,3）。

如图 4 所示，正在转向盘转角的阈值鸿沟内，与第一类相通，不再赘述。当转向盘转角θ大于转向盘转角阈值θ 1 时，扭矩分派系数 y 跟着θ线性减小，直到转向盘转角抵达θ 2 时，减小为 0 ；转向盘转角θ持续增大，扭矩分派系数坚持为 0 ，即不输入扭矩。个中，θ 2 =40 °。

如图 5 所示，正在θ < θ2 时， y 的变更与第二类相通，不再赘述。当θ > θ2 时， y 跟着θ的增大持续线性减小，直到θ增大到转向盘的转角极限θ 3 时， y 减小到最小扭矩分派系数 -Ni （ i =1,2,3 ）。

正在该形式下，汽车转弯时，2个 外侧车轮的扭矩变更趋向如图3所示。外侧前轮和外侧后轮的最大的扭矩分派系数对应A1 和 B1 。内侧前轮的扭矩变更趋向如图 4 所示。内侧后轮的变更趋向如图 5 所示。此时最小的扭矩分派系数 N1 =- （ 1- A1 – B1 ）。从图 3~ 图 5 能够看出，对付 Mode_1 驾驭计谋，正在试验经过需求确定的 2 个标定量，区别是 A1 和 B1 。只消确定这 2 个参数，通盘扭矩分派系数与转向盘转角的闭连就确定下来。正在该形式下，汽车转弯时， 2 个外侧车轮的扭矩变更趋向与 Mode_1 肖似，外侧车轮的扭矩变更趋向对应的是图 3 。外侧前轮和外侧后轮的最大扭矩分派系数区别对应 A2 和 B2 。内侧前轮扭矩的变更趋向如图 5 所示。此时最小的扭矩分派系数 N2 =- （ 1- A2 – B2 ）。内侧后轮的变更趋向如图 4 所示。从图 3~ 图 5 能够看出，对付 Mode_2 驾驭计谋，正在试验经过需求确定的两个标定量，区别是 A2 和 B2 。只消确定这 2 个参数，通盘扭矩分派系数与转向盘转角的闭连就确定下来。Mode_3的扭矩驾驭计谋与前两品种似，是前两种的归纳。外侧车轮的扭矩变更与前两种相通，都采用如图3所示的变更趋向。外侧前轮和外侧后轮的最大扭矩分派系数对应A3和B3。内侧车轮的前后车轮变更是前两种的归纳，都采用如图5所示的扭矩变更趋向。内侧前轮的最小扭矩分派系数是-C3，内侧后轮的最小扭矩分派系数是：N3=-（1-A3-B3-C3）。因而， Mode_3 需求确定 2 个最大扭矩分派系数 A3 和 B3 以及一个最小扭矩分派系数的绝对值 C3 。

遵循以上基于转向机动性的扭矩驾驭计谋模子能够看出，模子的输入量是汽车进步偏向所需的总扭矩和转向盘转角，输出量是 4 个车轮扭矩的巨细和偏向。为了配置比较试验，正在上述提出的 3 种扭矩驾驭计谋的根本上，同时配置了没有差动转向的参照对象，即四轮的输入扭矩相同。ink 竖立算法逻辑如图 6 所示。图 6 中有 3 个输入量，个中一个输入量是输入参数 1~4 ，用以分别前面 3 种扭矩驾驭计谋和通俗的前轮转向输入，有利于算法的集成化。

为了验证算法的可行性，声明基于转向机动性的扭矩驾驭计谋对付裁汰转弯半径有效，采用了MATLAB/Simul应用CarSim竖立仿真模子时，需求应用到极少汽车参数，对付试验车的部门要紧参数如表1所示：

对付转弯半径没有传感器能够采用，因而采用滴水法记实汽车的行驶轨迹。因为试验经过中转弯半径不易于丈量，因而采用丈量轨迹获取转弯直径。一方面，汽车转弯经过中，会产生质料移动，质心地位产生变动；另一方面，驾驶员的存正在也会变动质心的地位。因而，汽车质心处无法确实确定，采用汽车前轴中央处和后轴中央处的轨迹替代。实行小车平台如图7所示。

实行经过如下所示：第一步，将装置正在前后轴的容器装满水；第二步，让司机将汽车速率安谧正在 10 km • h-1 ，火速将偏向盘调到极限地位，让汽车转弯，司机时间调动车速，使车速安谧正在 10 km • h-1 ，不然从头实行；第三步，应用皮尺将汽车的转弯直径丈量下来，时间注视调动皮尺的地位，保障丈量到弧线的最大直径处。为了完毕转向机动性的目标，对付上述提到的 3 种扭矩驾驭计谋，采用 7 个标定参数，以最小的转弯直径为标的，举办标定，最终确认标定参数的数值。

出于平安性琢磨，以汽车10km •h-1为仿真试验和实车试验的试验车速，为了验证汽车的极限转弯状况，以汽车转向盘的极限地位为试验转向盘转角。为了比拟理会出实行结果，需求配置参考对象。采用通俗的前轮转向工况为参照形式，为了便利后续图表的示意，记为FWS 形式。当汽车车速为 10 km • h -1 ，偏向盘转角为 522 °时，应用 MATLAB/Simul

实车试验经过中，驾驶员先直线 ，再将转向盘区别转到左极限和右极限，调动车速安谧正在 10 km • h -1 ，区别记实汽车的前轴、后轴中央处的轨迹，应用卷尺丈量汽车安谧转弯时的转弯直径，记实下来。每种形式的每个极限地位反复 3 次，求取前后轴中央处把握极限的均匀值，如表 2 所示。将前后轴的转弯直径求均匀值，如表 2 所示。为了便利理会，将 3 种形式的转弯直径数据和参考形式（ FWS ）绘成柱状图，如图 8 所示。

结果，将3种形式与参照形式的仿真结果和实行结果比拟理会，估量出3种形式与参照形式比拟的转弯直径裁汰百分比，如表3所示。从表3能够看出，实车试验对付裁汰转弯直径的结果优于仿真结果，加倍是外侧驱动+内侧后轮反向输入的转弯直径与纯洁的前轮转向比拟，裁汰了15.31%，结果特别显著。

从仿真结果来看，前轮转向 +外侧驱动+内侧反向的差动转向，对付转弯直径的裁汰结果最显著，但只裁汰了1.5%。从实行结果来看，前轮转向 + 外侧驱动 + 内侧后轮反向的差动转向，对付转弯半径的裁汰结果最显著。假使是裁汰结果最不显著的外侧驱动 + 内侧反向输入的差动转向，也裁汰了 2.16% ，因而实车试验结果全体优于仿真结果。

汽车测试网-开办于2008年，报道汽车测试身手与产物、趋向、动态等 闭系邮箱 marketing#auto-testing.net (把#改成@)