分布式驱动纯电动汽车横摆力矩控制方法研究

发布时间：2020-03-30 17:00

【摘要】：随着能源、环境问题日益突出,传统车辆越来越难以适应新形势下的车辆发展方向,随之产生的电动汽车为这两大难题带来了解决途径。分布式驱动纯电动汽车取消从动力装置到车轮之间的一切中间机械传动环节,以更快、更高效的方式,实现车辆动力传递,但增加了车辆控制难度。车辆横向稳定性控制直接影响车辆高速行驶的安全性,而分布式驱动纯电动汽车控制方法多样,本文就其横摆力矩控制方法展开研究,扩展车辆的控制方式,满足车辆行驶要求的同时,实现车辆的横向稳定性控制。基于Matlab/Simulink和CarSim软件,完成车辆仿真模型的搭建,对电机子模块进行选型和参数匹配。通过设计仿真工况,对车辆模型进行验证。此外,在车辆失稳原因分析的基础上,选择能够表征车辆稳定的状态参数,将四轮二自由度车辆模型的状态参数输出值作为控制目标,建立具有上、下两层结构的横向稳定性控制器。上层控制器采用滑模控制理论,使车辆实际状态参数输出值跟随目标值变化,一旦车辆偏离预定轨迹,控制器将决策出车辆跟踪控制所需横摆力矩。下层控制器在判断出车辆失稳的基础上,基于三种不同的控制方法将横摆力矩进行分配:一是采用液压差动制动控制方法,选择车轮加以控制,并使用模糊控制理论适应车辆实际工况变化,促使车辆达到稳定行驶条件;二是采用二次规划法,考虑轮胎-路面接触情况、电机输出特性等约束,以轮胎利用率最小为优化目标,完成力矩的轮间分配,保证动力性的同时,维持车辆稳定;三是在电机-液压复合制动的基础上,引入横摆力矩控制,通过前后轴、左右侧车轮制动力分配得出各轮制动需求,在非紧急制动情况下优先采用电机制动,液压制动进行补偿的方式将单轮需求制动力进行再分配,满足制动需求的同时、实现力矩分配的目的,从而纠正车辆的失稳运动倾向。基于Matlab/Simulink和CarSim联合仿真环境,验证三种不同的横向稳定性控制算法,结果表明施加控制后的车辆,其状态参数能够响应外界输入变化,并跟随理想值而变化,保证车辆在恶劣行驶工况下的横向稳定性。
【图文】：

保时捷,福特公司,全轮驱动,公司

1.2 分布式驱动纯电动汽车发展概况（1）国外分布式驱动纯电动汽车的发展状况1982 年，日本已开发出多种样式的分布式驱动车型（4 轮 2 驱动、4 轮 4 驱动、8轮 8 驱动），而且多种车型已获得牌照。2004 年，日本研制出最大输出功率达 480kW 的八轮独立驱动的电动汽车“Ellica”。2005 年，美国通用公司推出氢燃料电池概念车“Sequel”，前轴安装一台电机驱动前轮，后轴安装两轮毂电机驱动后轮，车辆续航里程可达 500km。2006 年，德国大众公司推出纯电动概念车“R-zero”，车辆安装四个轮毂电机，车辆最高车速可达 460km/h。2008 年，法国文图瑞公司推出分布式驱动概念汽车“Ventu-ri Volage”，采用米其林“主动轮”技术，，实现四轮轮毂电机驱动。2013 年，美国福特公司与舍弗勒公司共同推出分布式驱动车辆—“eWheelDrive”。在两个后轮毂中分别安装一台电动机，如图 1.2 所示。

示意图,车辆模型,示意图

包含电机和液压两套独立系统，车辆由四个轮毂电机进行全轮驱动。图 2.1 车辆模型示意图2.1 CarSim 软件平台CarSim 软件主要对车辆性能进行仿真，验证和预测车辆的动力性、制动性、操稳性等是否符合要求。2.1.1 CarSim 组成作为一种物理模型仿真软件，CarSim 不需要用户编程建立数学模型，而是通过改变相关子模块的参数值来创建符合需求的车辆模型。软件的结构如图 2.2 所示。图2.2 CarSim控制界面示意图
【学位授予单位】：长安大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：U469.72

【参考文献】