近年来,各国政府和各大汽车巨头对电动汽车的发展愈加重视,其中电动轮驱动汽车凭借其各驱动轮转矩独立可控这一独特优势更是具有广阔的发展前景。差动助力转向(DDAS)技术正是基于电动轮驱动汽车各驱动轮转矩独立可控这一特点发展而来的一种新型助力转向技术。DDAS系统通过对前轴两侧车轮施加不同的驱动转矩从而对转向系统产生助力转矩,该技术不仅可以实现随速助力、提高转向的轻便性,还可以简化转向系统的硬件结构、提高系统的集成度。同时,能够有效改善低速转向灵活性与高速转向稳定性的主动转向(AFS)技术在近年来也得到了越来越广泛的认可。本文针对一款具备自主开发的主动转向技术的前轴独立驱动电动汽车,提出了一种新型的差动协同主动转向系统,旨在有效解决引入DDAS技术后两子系统相互干扰的问题,综合发挥AFS技术与DDAS技术的优势,更好地提高车辆转向系统的综合性能,为具备智能驾驶辅助系统电动汽车的转向技术发展提供有效解决方案。本文首先在制定AFS系统和DDAS系统控制策略的基础上对两个子系统工作时产生相互干扰的原因进行理论分析。一方面,由于AFS系统是通过主动调整前轮转角发挥作用的,而前轮转角的变化会导致转向阻力矩发生变化,转向阻力矩的变化又必然会通过转向系统反映到转向盘上,引起转向盘转矩的波动,严重时会引发驾驶员误操作;并且由于DDAS系统是间接提供转向助力的,因此本文中DDAS系统采用了基于车速和转向盘转角查表获得参考转向盘转矩从而进行转矩直接控制的控制策略,而AFS系统的干预并不会使转向盘转角发生变化,因此AFS干预后系统达到稳态时的转向盘转矩与AFS干预前是相同的,但这个过程中实际回正力矩却发生了变化,这种不一致容易导致驾驶员对车辆行驶状态的错误感知。另外,DDAS系统的工作原理决定了其在提供转向助力时会引入一个绕整车质心的横摆力偶矩,这个横摆力偶矩必然会对车辆的横摆运动产生影响,进而对AFS系统中设定的理想的横摆角速度增益变化特性产生干扰;同时还会使车辆的转向灵敏度过大,在车速较高时易使驾驶员精神紧张。以上两个方面的冲突问题严重的限制了这两个子系统优势的充分发挥。之后,本文针对上述问题提出了一套协调控制策略。首先,基于转向阻力矩估计与转矩微分控制设计了转向盘转矩瞬时波动抑制模块,基于AFS系统叠加转角设计了参考转向盘转矩修正模块,从而削弱AFS系统干预对DDAS系统产生的影响。之后,基于线性二自由度车辆模型计算出的参考横摆角速度设计了耦合电机转角修正模块,通过横摆角速度反馈控制减小了DDAS系统对车辆理想转向特性的影响。此外,车辆在低附着路面高速行驶时DDAS系统会对车辆的稳定性产生较大的干扰,而AFS系统只有在轮胎侧偏特性处于线性区时能够实现较好的稳定性控制效果,当轮胎处于非线性区时,基于差动驱动或制动的直接横摆力矩控制(DYC)系统可以达到更为理想的控制效果,但由于DYC系统与DDAS系统共用执行器,两者又产生了冲突。针对这一问题,本文还对DDAS与AFS协调控制策略进行了完善,制定了一套确保车辆稳定性的分层控制策略。该策略首先根据质心侧偏角将各子系统的作用区域划分为稳定区、过渡区和非稳定区三个部分,然后通过协调控制器实时计算的权重系数调整各子系统输出的控制量。具体来说:当车辆处于稳定区时,AFS系统和DDAS系统正常工作,DYC系统关闭;当车辆处于非稳定区时,AFS系统和DDAS系统关闭,DYC系统起动;为避免子系统突然介入或退出产生的冲击设置了过渡区域,在该区域内根据车辆的质心侧偏角通过线性函数实时计算各子系统的权重系数。当车辆状态越接近稳定区时,使AFS系统和DDAS系统的权重系数越趋近于1、DYC系统的权重系数越趋近于0;反之,使AFS系统和DDAS系统的权重系数越趋近于0、DYC系统的权重系数越趋近于1。最后,为更加准确的验证本文所制定的控制策略的有效性,基于MATLAB/Simulink和CarSim联合仿真平台,通过双移线等多种典型工况进行了试验验证。试验结果表明,本文所制定的控制策略能够在车辆处于稳定状态时,有效的削弱AFS系统和DDAS系统之间的相互干扰,使两者协同有效工作;在车辆即将失稳或已经失稳时,又能根据各子系统的特点很好的协调各个子系统的输出,优先保证车辆的稳定性。