基于四轮轮边驱动电动车的路面附着系数估算方法
汽车工程２００７年（第２９卷）第２期
Ａ＝』‘＂鲫一钉）／＂掣
【（秽。一秽）／口
（秽ｗ＞钉’
（４）
在车辆实际行驶中由于加速度的存在而发生轴
（凹。＜口）
荷转移。可根据测量或估算的纵向、侧向加速度计算轴荷转移。实际轴荷可通过式（７）估算得到。
式中秽为车速；％为当量轮速（”。＝龆，Ｒ为车轮滚
动半径）；Ｍ为整车质量；Ｍ。为车轮当量质量（Ｍ。＝Ｌ／Ｒ２，Ｌ为车轮转动惯量）；凡为地面驱动力；Ｆ。为当量电机驱动力（Ｆ。＝Ｌ／Ｒ，Ｌ为电机驱动力矩）；肛为利用附着系数；Ⅳ为轮胎垂直载荷；Ａ为滑移率。
各种路面上的肛一Ａ曲线如图２所示，当驱动力矩突然增大或者路面峰值附着系数突然减小时，滑移率会迅速增大，轮胎发生滑转，路面驱动力ｎ减小。同时随着滑移率的增大，轮胎的侧向附着性能也变差，车辆稳定性降低，在小的外力扰动下就会失
稳，因而要避免车轮打滑的发生。
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Ｆ以＝Ｍｇ菇高尚。志蜥，‰
Ｌ：垤玎ｉ酉＋胁，玎刍酉＋胍，刍
轮距，ｇ为重力加速度。
２．２附着系数估算算法分析
（７）
式中％、％、巧；、只，，分别为左前、右前、左后、右后
轮的垂直载荷，口、６分别是质心到前后轴的距离，克。为质心高度，％、秽，分别为车辆纵向、侧向速度，Ｂ为
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＼＼
沥青路面
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０
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一１
下面对车辆驱动过程（秽。＞秽）进行分析。
驱动过程中有
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～＼／
制动
‘
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（８）
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图２各种路面下典型的肛一Ａ曲线
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Ｇｌｏｂａｌｃｏｎ．
２附着系数估算算法
从实测的应力频谱分析发现，半轴的频响一般附着系数远小于当前路面的峰值附着系数时，可以在３．５Ｈｚ左右，属于窄带过程，比较适合室内试验。不必关心路面附着系数的大小。只要在轮胎的利用
由表１可见，驱动桥半轴的理论计算强化系数附着系数接近于肛一Ａ曲线的峰值时控制系统就能对与实测的强化系数没有严格一致。这是由于汽车通该附着状态和附着系数进行识别，并快速控制电机常在恶劣的变幅载荷工况下行驶，其半轴载荷谱的驱动力矩，防止车轮滑转和车辆失稳。
采集、处理等每个技术环节涉及的因素很多，难以完
首先要对车辆行驶状态进行估计，当系统判断轮胎即将达到肛一Ａ曲线的峰值时，对利用路面附着系数进行估算，将估算结果作为路面峰值附着系数，并根据该附着系数对车辆驱动力矩进行控制。
２．１利用附着系数的估算
在忽略轮胎滚动阻力的情况下，可以根据式（上接第１４８页）
当轮胎处于ｐ—Ａ曲线的稳定附着区域，且利用
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１９９８．
（５）和式（６）对利用附着系数进行实时观测。
Ｆ
ｄ＝０Ｔｍ—ｌ。玉、）／Ｒ
弘＝Ｆａ／Ｎ
汽车工程２００７年（第２９卷）第２期
该识别算法只能在打滑的初始阶段（图１０中Ａ区，其白尺》移）对路面附着系数进行识别。在轮速
很大而车轮角加速度较小的情况下（图１０中Ｂ区）
系统不能判断出轮胎的滑移状态，从而无法识别路面附着系数。因而该识别算法具有一定的局限性，需要与其它防滑算法结合使用。
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图７
电机驱动力矩时间历程
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图１０无控制时的轮速车速对比
３
时间／ｓ
车速估算
为了减小上述路面附着系数估算误差和单纯根
图８滑移率时间历程
据路面附着系数估算结果进行防滑控制的不足，根据估算的车速和滑移率对路面估算和防滑控制进行
己罢幽辑瑙悱
纠正，从而得到更好的防滑效果。
图１１为采用车速估算的防滑控制结构框图，％为驾驶员踏板指令，彤为防滑系统计算得到的电机力矩指令，∞为轮速，应为路面峰值附着系数估算值，％为纵向车速，秽，为侧向车速。
时间／ｓ
亳１；｜附着系数估算模块匕Ｌ一萄一数估麒块乒
一ｌ
图９轮速车速时Ｉ司历程
车辆处于稳定附着状态后系统将不能对路面峰值附着系数进行估算，因而车辆一旦从低附着系数路面上驶过，控制系统将根据该低附着系数对驱动力矩进行控制，即使后来车辆行驶到高附着系数路面上也无法增大驱动力矩，这样将大大损失车辆的动力性能，甚至失去动力性。为了解决这一问题，每次成功识别路面附着系数并实施防滑控制的几秒钟后，系统要将附着系数识别结果恢复（或逐渐恢复）到系统设定的高附着系数，从而可以继续增大驱动力矩，并在必要时对附着系数重新识别。这样就可以
∞］…算模块｝
图１１
防
滑控制模块
防滑控制系统结构框图
图９显示了车速估算和防滑控制结果，为了验证估算算法的鲁棒性，车速估算模型使用的轮胎模型参数、风阻系数、迎风面积、整车质量等都与仿真模型有所差异，二者使用的轮胎模型分别如图１２所示，两种轮胎模型的最佳滑移率有很大差别。
参照图６和图８又可看出，该防滑控制算法既保证了较小的轮胎滑移率，又维持了较高的利用路
避免由于路面附着系数识别的非实时陛而降低车辆
动力性。
２００７（Ｖ０１．２９）Ｎｏ．２余卓平，等：基于四轮轮边驱动电动车的路面附着系数估算方法
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仿真结果表明，该估算方法能够对路面附着系数进行估算。识别出的路面附着系数略小于实际的路面峰值附着系数，但误差较小。使用估算结果对
车轮驱动力矩进行控制，能够有效防止轮胎滑转，同
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时较好地发挥了地面附着能力，既保证了行车安全，又不降低车辆的动力性。
该算法的不足之处在于，它使用角加速度作为
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车轮打滑的判断依据，对轮速信号的要求较高，在实际工程中要对轮速信号做合理的处理才能应用。
（５）：１１３１一】１３８．
（上接第１２７页）
２００５轻型汽车污染物排放限值及测量方法（中国Ⅲ、Ⅳ阶段）［ｓ］．２００５一０４一１５发布．
［６］
车油箱的实际温度在３０℃左右，因此可以认为乙醇
汽油对油箱蒸发量也没有影响。
国家环境保护总局、国家质量监督检验检疫总局．ＧＢｌ８３５２．２—２００１轻型汽车污染物排放限值及测量方法（Ⅱ）［ｓ］．２００１一０４—
１６发布．
（４）导致如上试验结果的原因也与所使用的燃料油样有关：所使用的乙醇汽油蒸气压略低于汽油。根据国家标准的要求，调配乙醇汽油所使用的组分油蒸气压较低，弥补了调制后的蒸气压上升。由于燃料是市场采购的合格油品，所以试验结果反映我国乙醇汽油车辆在汽车蒸发排放上不会存在问题。
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脚例
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０ｌｉｎｅ—ＥｔｈｅｒＦｕｅｌＣ０１ｕｃｃｉ
Ｂ１ｅｎｄｓ［ｃ］．ｓＡＥ
Ｐａｐｅｒ
８５２ｌ１６．ａ１．Ａｎ
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基于四轮轮边驱动电动车的路面附着系数估算方法
作者：作者单位：刊名：英文刊名：年，卷(期)：被引用次数：
余卓平， 左建令， 陈慧， Yu Zhuoping， Zuo Jianling， Chen Hui同济大学汽车学院,上海,201804汽车工程
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