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电动汽车驱动防滑控制方法对比分析

张兆良(同济大学中德学院，上海200092)

【摘要】首先概述了电动车整车系统动力学控制的特点，再者对比分析了PID控制、模型跟踪控制以及
动态自寻最佳滑转率的滑模变结构控制三种驱动防滑控制算法的优缺点，最后对后两种控制方法的鲁棒性进行
对比分析，得到了动态自寻最佳滑转率的滑模变结构控制抗干扰性较强的结论。

【Abstract】Firstly，thecharacteristicforthesystemdynamiccontrolinEVisintroduced．
Then，theadvantageanddisadvantageofthreecontrolalgorithmforASR(anti—slipregulation)are
compared，whicharePIDcontrol，MFC(modelfollowingcontro1)andVSC(variablestructurecon—
tro1)withthefunctionoftrackingtheoptimalslipratioautomatically．Lastly，therobustnessbetween
MFCandVSCarecompared．TheresultshowsthatVSChasastrongerrobustnessthanMFC．

【关键词】电动汽车防滑控制分析

doi：10．3969／j．issn．1007-4554．2011．02．03

0前言1电动车系统动力学控制特点

随着中国汽车保有量的不断增加，按照欧美相对于内燃机驱动的汽车而言，电动机的外
发展模式复制中国汽车工业的发展必然会导致石特性曲线是低速状态恒扭矩，高速状态恒功率，这
油储备问题以及环境保护问题的日益尖锐，因此就非常符合车辆的行驶工况需求，在起步阶段需
研发节能与环保的汽车已成为业内共识。电动汽要较大的、持续的驱动力矩；而在高速阶段，需要
车使用电能作为驱动能源，在使用阶段可以做到较大的输出功率。
零排放，在获取电能方面，相信随着太阳能技术、现将采用四轮轮毂电机驱动的电动汽车在汽
水利技术等可再生能源应用的日益广泛，电能的车动力学控制的优势罗列如下：
获取也将摆脱燃烧煤炭、石油等化石能源污染环(1)可获得的信息多。相较于传统内燃机驱
境的问题。同时，在传统内燃机汽车领域内，国内动车辆的驱动防滑控制来说，基于四轮轮边驱动
外由于积累程度不同，导致技术差距较大，短时间电动汽车的每个车轮的驱动力矩值可以被准确回
内完成赶超困难较多，而在新能源汽车领域，国内馈读出，同样，也可以利用控制电机的电流值来控
外几乎在同时期起步，某些技术还有所领先，在此制每个车轮的驱动力矩，这就为各种现代控制方
基础上通过持续研发，实现对国外汽车技术的弯法在基于四轮轮边驱动系统上的应用扫除了障
道超车还是可以预期的。碍。如果再能配合角速度传感器的信号值，就可

收稿日期：2010—07—27

上海汽车2011．02

以实现路面附着系数，车速等信息的估计值。这完全还原轮胎附着系数特性曲线，故可认为其设定
是传统车辆所不具备的。的经验值没有充分的理论依据，而且也存在极大的
(2)响应速度快。电动机的相应时问通常在不确定性。因此其虽然有一定的实用价值，但其还
10ms的数量级上，滞后时间基本可以忽略不计。有值得改进与商榷的地方。
但对于传统内燃机驱动车辆来说，调节内燃机的对于电动汽车的驱动防滑控制策略来说，有一
输出力矩往往需要通过机械机构来实现，诸如减点是传统内燃机车所无法比拟的，那就是车轮上的
少节气门开度等，由此出现了相应时间急剧增加，驱动力矩可以很容易地获取，同样也可以很方便地
危险工况也就更容易出现。加以控制。这就使得驱动防滑算法不再局限于以
(3)从控制角度来说，传统内燃机驱动的车辆角速度与角加(减)速度为主要控制变量的逻辑门
从获取各种传感器信号到输出驱动力矩的调节结限值控制方法，而是可以依托现代控制理论的发展，
果这个过程中存在大量复杂的非线性关系，且影构建出各类控制算法。这些方法总结起来可以分
响输出力矩的因素众多。这就为构建数学仿真模为两类，即其是否以滑转率作为控制目标。滑转率
型带来了巨大的困难。而电机的输出力矩与输入作为反映轮胎状态的重要参数指标，直接决定了轮
电流存在一定的对应关系，故构建电机数学模型胎与路面间的利用附着系数的大小，可以直接反映
简单很多。各种仿真结果也能更贴近实际应用过行车的安全性。但滑转率的计算需要知道车轮的
程。纵向速度，而纵向速度的获取只有通过一定的算法
因此可以认为，基于四轮轮边驱动电动汽车来间接得到，因此其不具备实际性，再者，再完备的
可按照每个车轮的情况各自独立调节其轮毂电机算法同样也存在一定的