轮毂驱动是一种将驱动电机集成在汽车轮毂里的新型布置方式,它改变了常规纯电动汽车电机集中布置的形式,驱动轮的驱动和制动力矩能够独立控制。由于轮毂驱动的电动化汽车底盘取消了传统的机械式差速器,如何协调驱动电机和各驱动轮之间的差速转向关系成为了决定整车操纵稳定性和行驶安全性的关键问题。本研究源自于行业委托课题《轮毂电机驱动纯电动轻型车底盘及关键技术研发》,旨在面向轻型商用车开发纯电动轮毂驱动底盘,实现整车的差速控制提高操纵稳定性。本研究重点开展的工作如下所述:第一,采用平台化的理念,面向轻型商用车提出可拓展的轮毂驱动底盘设计方案。基于轮毂电机驱动底盘的特点,结合电动汽车参数匹配方法,对整车和动力系统进行参数匹配计算确保底盘参数的合理性。采用ADAMS/CAR软件,建立整车多体动力学模型用于后续的仿真分析。第二,对整车动力学的数学模型进行计算,结合电子差速转向控制原理,采用PID闭环反馈控制提出的差速控制策略。该策略根据整车纵向行驶速度和转向盘转角来计算理想横摆角速度,将理想横摆角速度和实际横摆角速度的差值通过PID控制器得出附加横摆力矩,将其转换为附加转矩加到正确的驱动轮上,进而实现差速转向控制。基于以上控制方法在MATLAB/Simulink中建立差速控制策略模型,与整车多体动力学模型组成联合仿真模型。第三,基于稳态回转、转向回正和转向轻便性三个工况,开展轮毂驱动底盘的操纵稳定性试验。综合联合仿真结果,评估以上建模方法与差速控制方法的有效性。结果表明:试验总分为86.46,操纵稳定性较好;仿真与实验结果整体相似,联合仿真模型准确度较高;此外,采用PID闭环反馈方法的差速控制策略能够较好地确保车辆的操纵稳定性。第四,利用联合仿真对差速控制的转向特性进行分析。结合操纵稳定性的评价方法,建立可以准确反映轮毂驱动底盘运动特性的评价指标;选择双移线工况、蛇行工况和转向盘角阶跃三个工况的方向盘转角、横摆角速度、车身侧倾角和侧向加速度的响应作为评价指标,对轮毂驱动底盘转向特性进行分析,建立联合仿真模型并进行仿真分析。分析结果显示表明:在加入差速控制策略之后三个工况的四个评价指标都有不同程度的降低,验证了差速控制策略改善了整车的转向稳定性和行驶安全性。