轮毂电机驱动电动汽车差速及滑移率控制研究

发布时间：2020-10-12 22:04

　　 在当今社会能源危机日趋严重,节能环保成为世界主流话题,世界各国相继出台传统燃油车禁售时间表,电动汽车相关技术迅速成为世界各大车厂、研究所的重点研究问题。相比传统汽车,轮毂电机电动汽车能够独立控制各轮的驱动力,拥有更多可控性的同时也带来了更多的技术难点。其中,电机控制和整车差速控制成为轮毂电机电动汽车的两个关键技术问题。本文围绕这两个关键技术问题进行了如下研究工作。(1)轮毂电机控制研究。选择永磁同步电机为研究对象,分析了电机物理结构并建立了相应的数学模型,为计算控制电压的调制信号而建立了空间矢量脉宽调制策略(SVPWM),并通过仿真分析验证了所建立调制策略的正确性。以减小电机转矩波动为目的,分析研究了传统转矩预测控制算法,并在传统算法的基础上考虑转矩误差和磁链误差的矢量性,同时引入最大转矩电流比(MTPA)技术,从而提出了改进的转矩预测控制算法。通过与传统转矩预测控制算法的仿真对比分析,验证了改进的转矩预测控制算法的有效性。(2)建立整车动力学模型。根据控制研究对象的需要,建立了整车八自由度汽车模型,包括车身的纵向、侧向、横摆以及侧倾运动和四轮的转动等。建立了车轮运动模型和Dugoff轮胎模型,考虑理想状态的追踪建立了二自由度模型,通过仿真并与Carsim模型的比较,验证了所建立的八自由度整车模型的正确性。(3)整车差速控制策略研究。从整车稳定性角度分析了差速控制问题,基于分层控制思想研究设计了整车差速控制策略,由滑模控制器和轮胎力优化分配器组成的上层控制器追踪车身理想状态。建立Ackermann-Jeantand理想差速模型,通过分析轮速与轮胎力的关系而设计轮速控制器追踪理想轮速。为了验证所设计的差速控制策略的正确性,采用两种不同的工况分析了所设计的差速控制策略的稳定性和差速性。(4)考虑滑移率的差速控制策略研究。基于Burckhardt s-μ理论建立了最佳滑移率估计模型,以最佳滑移率为控制目标,基于滑模理论设计了滑移率控制器,在低附着路面将滑移率控制器和差速控制器进行对比分析。为将滑移率因素引入差速控制中,研究分析了滑移率、轮速和轮心速之间的关系后分别以理想轮速和理想轮心速为控制目标,基于逻辑门限值理论将滑移率因素引入差速控制器中而设计了高附着优先控制器和低附着优先控制器。在此基础上,从整车角度分析,以车身稳定性为目标,基于模糊控制理论设计了综合控制策略,通过在不同的仿真工况下对前述控制器的有效性进行了对比仿真。
【学位单位】：重庆大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2018
【中图分类】：U469.72
【部分图文】：

程经历了一个漫长的阶段，其历史可以一位发明家 Robert Davidson 制造出了可期形态[11]。但很快随着内燃机汽车的出现电动汽车的技术并不成熟，而且随着石油的相关技术逐渐成熟。从而进入了内燃机车的相关技术进入了冰封期。但是随着世能源危机已经成为当今世界共同关注的话忽视的问题，在这种背景状况下，电动汽的发展与电动汽车的发展紧密相关，自轮毂电机驱动的电动汽车被德国保时捷公十世纪九十年代，随着电动汽车热潮的再被国内外研究人员所关注。

1 绪 论国外对于轮毂电机驱动技术的研究以日本处在较为领先的位置，日本庆应义塾大学的清水浩团队从上世纪九十年代开始着手研究电动汽车，并于 1991 年研发出了一款名叫 IZA 的轮毂电机电动汽车，1996 年又与日本国家环境研究所共同研制出了一款具有再生制动功能的电动车 ECO，后于 2001 年推出动力性较强的八轮轮毂电机驱动电动汽车 KAZ，该车的百公里加速仅 8s，车速最高可达 311km/h。而后创立了 SIM-Drive 公司，相继研发出了 Eliica、SIM-LEI、SIM-WIL、SIM-CEL、SIM-HAL 等电动车，在动力性和续航能力等方面均有很大的提升[14]。

图 1.3 Honda FCXFig.1.3 Honda FCX除了日本之外，美国的各大车企和高校也开始致力于轮毂电机电动汽车相术的研发。2005 年美国通用汽车公司于北美车展上面推出了一款新型毂式电车 sequel[16]，该车采用氢燃料电池不仅保护环境，而且采用再生制动技术能够量有效回收再利用。俄亥俄州立大学针对轮毂电机的驱动、制动和能量回收进研究，并研制出了相应的微型电动汽车[17]。
【参考文献】

相关期刊论文 前10条

1 陈东;童贻银;武楠;;电动车四轮转向与差动驱动的联合仿真研究[J];制造业自动化;2015年20期

2 李刚;宗长富;;四轮独立驱动轮毂电机电动汽车研究综述[J];辽宁工业大学学报(自然科学版);2014年01期

3 靳彪;张欣;杨庆保;;纯电动汽车低速转向差速控制模型[J];北京交通大学学报;2013年04期

4 王博;罗禹贡;邹广才;李克强;;四轮独立电驱动越野车辆研究实验平台[J];清华大学学报(自然科学版);2009年11期

5 王庆年;王军年;靳立强;胡长健;张向忠;;用于电动轮驱动汽车的差动助力转向[J];吉林大学学报(工学版);2009年01期

6 李彬;喻凡;;车辆横摆稳定性的模糊控制[J];上海交通大学学报;2008年06期

7 夏长亮;张茂华;王迎发;刘丹;;永磁无刷直流电机直接转矩控制[J];中国电机工程学报;2008年06期

8 李君;李毓洲;;无速度传感器永磁同步电机的SVM-DTC控制[J];中国电机工程学报;2007年03期

9 黄智,钟志华;独立轮电驱动车辆主动操纵稳定控制研究[J];汽车工程;2005年05期

10 王世平,金新民,童亦斌;无速度传感器技术在恒压频比控制中的应用[J];电气应用;2005年02期

相关博士学位论文 前2条

1 彭晓燕;汽车线控制动系统安全控制技术研究[D];湖南大学;2013年

2 谷靖;四轮驱动微型电动车整车控制[D];清华大学;2012年

相关硕士学位论文 前10条

1 刘阅;电动轮汽车驱动助力转向与稳定性协调控制研究[D];吉林大学;2016年

2 童贻银;双电机后轮驱动电动汽车电子差速系统的仿真研究[D];华南理工大学;2016年

3 张亚新;基于轮毂电机的电子差速控制系统研究[D];山东理工大学;2016年

4 邹艳丽;分布式驱动电动车轮胎动态特性建模与应用[D];吉林大学;2015年

5 张瑾;轮毂电机四轮驱动整车控制策略的研究[D];天津科技大学;2015年

6 任晨佳;基于模型的电动汽车用永磁同步驱动电机控制器研究[D];清华大学;2014年

7 徐广徽;轮边驱动电动车平顺性和操稳性分析与控制研究[D];重庆大学;2014年

8 李会;电动汽车电子差速系统研究[D];武汉理工大学;2013年

9 王强;基于横摆力矩和变滑转率联合控制的电子差速控制系统研究[D];浙江大学;2011年

10 柏睿;电动汽车电子差速系统的控制[D];哈尔滨工业大学;2010年

本文编号：2838337