在汽车驱动形式布置层面,轮毂电机驱动电动汽车是一种新型驱动布置形式的新能源汽车,其特点在于各轮转矩独立可控,并取消了机械传动装置,在汽车轻量化、线控底盘的应用方面具有较强的优势,但也因为四轮转矩独立可控,对车辆行驶参数获取、驱动防滑控制、稳定横摆力矩控制、轮胎横纵向力集成控制、驱动电机容错控制提出了新的要求。在汽车系统动力学层面,车辆的运动动力学可分为纵向动力学和操纵动力学。汽车采用四轮独立驱动的形式,使得车辆的行驶状态参数难以获得,需要提出一种低成本、高精度的软测量方法,实现对车辆状态的观测。在汽车加速直行时,需要对车辆进行驱动防滑控制,以保证车辆车轮滑转率在理想值附近,以及轮胎有足够的侧向力抵抗来自侧向的干扰,但多数的驱动防滑控制是将滑转率控制在一个定值附近,并不能对变化的路面附着条件进行很好地适应。在汽车转向行驶时,车辆受到大的侧向力作用,易产生不稳定的横摆力矩,需要根据轮毂电机驱动汽车四轮转矩独立可控的特点进行基于转矩分配的稳定横摆力矩控制,但不同的求解方法又有不同的特点,需要进行对比、总结、归纳。四轮独立驱动、独立转向为轮胎横纵向力集成控制提供了可能,但需要考虑横纵向力集成控制应满足的目标,并提出相应的目标控制函数,尤其是针对分析中存在的驱动转矩能量消耗问题,在大部分研究中考虑的较少。目前对于驱动电机容错的控制,是基于对目标函数、约束条件、求解方法进行符合容错理论的重新构建,此种方法费时费力并且难以实现,需要提出一种容易实现的容错方法。针对上述问题,本文做了如下研究:(1)目前对车辆行驶状态参数的软测量多采用将非线性问题线性化的方法进行估计,但该方法在对非线性问题线性化的过程中引入了截断误差,为了改善截断误差,本文研究了无迹Kalman滤波技术在车辆行驶状态估计中的应用,无迹Kalman滤波采用UT变化,对非线性函数的概率密度分布进行近似,不需要对Jacobian矩阵进行求导,避免了Taylor展开造成的截断误差。(2)本文研究了基于路面最优滑转率及最大附着系数的驱动防滑控制,实现了对变化的路面条件进行驱动防滑控制的目的,通过细分路面条件提高了驱动防滑控制精度。(3)本文建立了基于滑模变结构的稳定横摆力矩控制器和基于最优化方法的转矩分配控制器,对比了有约束非线性规划、二次规划、加权最小二乘法三种规划方法的优缺点,探索了智能优化算法在该领域的应用。为该方面问题优化方法的选取提供了借鉴。(4)本文针对轮胎横纵向力集成控制问题,在执行器层面采用了对驱动电机进行转矩分配以控制纵向力,对后轮进行主动转向控制以控制轮胎侧偏角,进而间接控制侧向力的方法。在控制器层面,重新设计了目标函数及约束条件,建立了能够满足轮胎利用率最小、各轮胎利用率分配波动最小、驱动转矩能量损失最小的多目标统一优化目标函数,提高了集成控制的精确度。(5)针对容错问题,提出了一种更易于实现的容错方法,基于一种新的电机失效表达形式,只需对控制器目标函数的约束条件做必要的修改即可实现容错控制,并不需要对目标函数及求解方法进行修改。针对提出的各种控制策略分别进行了仿真验证,可得结论,所设计的控制方法能够较好地实现控制目标。