面向轮边驱动电动汽车的差速关系研究
发布时间：2021-07-27 06:15
随着新能源汽车关注度重视度越来越高,具有潜力的分布式驱动电动汽车成为了研究热点。分布式驱动电动汽车四轮独立驱动的特性提高了车辆控制灵活性的同时,也给驱动控制增加了技术难题。其中,关于分布式驱动的差速问题也是研究的重要课题。本课题主要针对轮边四轮驱动电动汽车的差速问题进行分析研究,通过车辆动力学仿真比较的方法,对轮边驱动差速转矩进行探究,以获得车辆较佳的差速状态,主要有以下工作内容及研究成果:（1）轮边驱动电动汽车的差速控制主要有转速驱动和转矩驱动两种模式。转速控制模式下的差速控制多以理想的阿克曼转向模型为基础对各个车轮的转速进行控制,在中高速转向过程中容易因目标转速不适当而引起四个车轮的过约束,不利于车辆行驶。转矩控制模式即是以转矩直接驱动车轮进行轮边驱动车辆的差速控制。通过对轮边驱动车辆的车轮和整车间的动力学关联进行分析,论文得出在未超过地面附着极限的情况下,采用转矩驱动的各个车轮总能达到转速协调,并以不同的转矩分配比例进行匀速转向仿真,结果表明其四个车轮的滑动率都比较小,达到了各个车轮间的转速协调,说明了转矩驱动是轮边车辆差速控制的最佳选择。（2）转矩驱动的差速控制需要对转向工况下...
【文章来源】：西南交通大学四川省 211工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：69 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
图1-1分布式
西南交通大学硕士研究生学位论文第4页图1-2同济大学“春晖三号”轮毂电动汽车采用转速模式的轮毂（或轮边）驱动差速控制中，国内、外的研究主要是基于Ackerman模型来建立汽车各轮转速关系，通过这种关系来对驱动轮转速进行控制。由于Ackerman只是简化的理想模型，仅仅考虑的是车辆运动学的转向关系，但车辆在行驶状态中存在着动力学因素的影响，如轴荷转移、车轮侧偏等，造成车轮的实际转角与Ackerman模型得到的转角有一定的偏差。相关学者采用此方法在中低速时都能将车轮转速控制在目标转速附近，并有着良好的滑移（或转）率。但是当车辆处于在高速转向工况中时，动力学引起的车轮侧偏角较大，使得基于此模型的转向控制误差较大，易出现不稳定状况[26]，这就致使Ackerman转向差速模型的使用具有局限性。采用转矩模式的轮毂（或轮边）驱动差速控制可以对车辆稳定性直接进行控制，相关文献研究主要通过对横摆率及质心侧偏角进行横摆力矩控制，在常规工况下，轮胎都能在稳定区间上，能达到良好的车辆稳定性控制。并且大多以滑动率为控制目标，防止车轮滑转和车辆侧滑等现象。事实上，车辆在转向过程中，由于轮胎在纵向和侧向联合作用下，纵向附着会随着侧向力的增加而减小，单一的目标滑动率值并不能有效的解决极限工况下的侧滑失稳问题。又因为转向过程中，轮荷在实时转移变化，使得目标滑动率不确定性增加。此外，文献对于转矩驱动的差速控制的转矩分配研究较少，一般按照轴荷比对各个车轮的转矩进行分配。1.3研究目标和内容本课题主要针对轮边四轮独立驱动电动汽车的差速问题展开相关研究。对现有的轮边驱动电动汽车的差速控制存在的问题，提出一套面向车辆稳定性及轮胎磨损等问题的差速转矩分配方式，以保证车辆较好的转向差速行驶状态。围?
西南交通大学硕士研究生学位论文第6页第2章轮边驱动电动汽车动力学模型2.1轮边驱动电动汽车动力学分析2.1.1车辆坐标系在对车辆进行动力学分析研究时，需要对车辆进行坐标系定义，一般采用如图2-1所示的直角坐标系。该坐标系将汽车质心作为原点，x轴方向通过车辆的纵向中心并指向汽车前进方向；y轴方向平行于地面并指向车辆的左侧；z轴方向垂直于地面并指向上方。如图中标识，在车辆动力学分析中一般将车辆的运动分解为包括有沿x轴的纵向运动、沿y轴的侧向运动、沿z轴的垂直运动、绕x轴的侧倾运动、绕y轴的俯仰运动、绕z轴的横摆运动的六个方向的运动。图2-1车辆坐标系2.1.2车辆行驶动力学在轮边驱动电动汽车中，四个轮边驱动电机产生的转矩经传动装置，作用到驱动轮上，驱动轮上的转矩使驱动轮与地面产生相互作用，从而形成汽车的驱动力，其方向与驱动轮前进方向一致。=（2-1）=（2-2）其中：为电机与车轮间的减速比；为电机到车轮间的机械传递效率；为车轮的滚动半径。汽车在行驶过程中主要克服来自地面的滚动阻力、空气阻力、重力沿坡道的分力（即坡道阻力）以及汽车加速时的加速阻力，由此可以得到关于汽车直线行驶
【参考文献】：
期刊论文
[1]车辆稳定控制中的合力计算与分配[J]. 刘跃,方敏,汪洪波. 控制理论与应用. 2013(09)
[2]汽车外倾角与前束值的合理匹配研究[J]. 马骏,钱立军. 合肥工业大学学报(自然科学版). 2012(01)
[3]电动轮驱动汽车的最佳车轮滑移率实时识别[J]. 靳立强,王庆年,宋传学. 吉林大学学报(工学版). 2010(04)
[4]基于全轮纵向力优化分配的4WD车辆直接横摆力矩控制[J]. 邹广才,罗禹贡,李克强. 农业机械学报. 2009(05)
[5]四轮独立电驱动车辆全轮纵向力优化分配方法[J]. 邹广才,罗禹贡,李克强. 清华大学学报(自然科学版). 2009(05)
[6]电动车电子差速控制方法的研究[J]. 吴志红,朱文吉,朱元. 电力电子技术. 2008(10)
[7]轮毂电机驱动电动汽车电子差速系统研究[J]. 赵艳娥,张建武. 系统仿真学报. 2008(18)
[8]四轮轮毂电机驱动电动汽车扭矩分配控制[J]. 余卓平,姜炜,张立军. 同济大学学报(自然科学版). 2008(08)
[9]基于最优轮胎力分配的车辆动力学集成控制[J]. 李道飞,喻凡. 上海交通大学学报. 2008(06)
[10]电动轮驱动汽车电子差速控制策略及仿真[J]. 靳立强,王庆年,周雪虎,宋传学. 吉林大学学报(工学版). 2008(S1)
博士论文
[1]四轮独立驱动电动汽车最小转弯能耗转矩优化控制研究[D]. 孙文.吉林大学 2018
[2]汽车稳定性控制系统控制策略与评价方法研究[D]. 郭健.吉林大学 2011
[3]采用电动轮驱动的电动汽车转矩协调控制研究[D]. 张缓缓.吉林大学 2009
硕士论文
[1]轮毂驱动电动车扭矩分配及横摆稳定控制方法研究[D]. 滕婷.哈尔滨工业大学 2017
[2]四轮轮毂电机驱动电动汽车转向工况转矩分配方法研究[D]. 张春初.大连理工大学 2016
[3]电动轮电动汽车电子差速与转矩分配控制研究[D]. 朱传奇.武汉理工大学 2014
[4]电动轮汽车差速控制策略研究[D]. 彭思仑.武汉科技大学 2011
[5]轮毂式电动汽车电子差速系统的研究[D]. 张兴宇.武汉理工大学 2008
[6]电动汽车电动轮驱动系统控制技术的研究[D]. 王康.武汉理工大学 2007
[7]四轮独立驱动电动汽车的电子差速系统研究[D]. 高时芳.西北工业大学 2006
本文编号：3305252
【文章来源】：西南交通大学四川省 211工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：69 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
图1-1分布式
西南交通大学硕士研究生学位论文第4页图1-2同济大学“春晖三号”轮毂电动汽车采用转速模式的轮毂（或轮边）驱动差速控制中，国内、外的研究主要是基于Ackerman模型来建立汽车各轮转速关系，通过这种关系来对驱动轮转速进行控制。由于Ackerman只是简化的理想模型，仅仅考虑的是车辆运动学的转向关系，但车辆在行驶状态中存在着动力学因素的影响，如轴荷转移、车轮侧偏等，造成车轮的实际转角与Ackerman模型得到的转角有一定的偏差。相关学者采用此方法在中低速时都能将车轮转速控制在目标转速附近，并有着良好的滑移（或转）率。但是当车辆处于在高速转向工况中时，动力学引起的车轮侧偏角较大，使得基于此模型的转向控制误差较大，易出现不稳定状况[26]，这就致使Ackerman转向差速模型的使用具有局限性。采用转矩模式的轮毂（或轮边）驱动差速控制可以对车辆稳定性直接进行控制，相关文献研究主要通过对横摆率及质心侧偏角进行横摆力矩控制，在常规工况下，轮胎都能在稳定区间上，能达到良好的车辆稳定性控制。并且大多以滑动率为控制目标，防止车轮滑转和车辆侧滑等现象。事实上，车辆在转向过程中，由于轮胎在纵向和侧向联合作用下，纵向附着会随着侧向力的增加而减小，单一的目标滑动率值并不能有效的解决极限工况下的侧滑失稳问题。又因为转向过程中，轮荷在实时转移变化，使得目标滑动率不确定性增加。此外，文献对于转矩驱动的差速控制的转矩分配研究较少，一般按照轴荷比对各个车轮的转矩进行分配。1.3研究目标和内容本课题主要针对轮边四轮独立驱动电动汽车的差速问题展开相关研究。对现有的轮边驱动电动汽车的差速控制存在的问题，提出一套面向车辆稳定性及轮胎磨损等问题的差速转矩分配方式，以保证车辆较好的转向差速行驶状态。围?
西南交通大学硕士研究生学位论文第6页第2章轮边驱动电动汽车动力学模型2.1轮边驱动电动汽车动力学分析2.1.1车辆坐标系在对车辆进行动力学分析研究时，需要对车辆进行坐标系定义，一般采用如图2-1所示的直角坐标系。该坐标系将汽车质心作为原点，x轴方向通过车辆的纵向中心并指向汽车前进方向；y轴方向平行于地面并指向车辆的左侧；z轴方向垂直于地面并指向上方。如图中标识，在车辆动力学分析中一般将车辆的运动分解为包括有沿x轴的纵向运动、沿y轴的侧向运动、沿z轴的垂直运动、绕x轴的侧倾运动、绕y轴的俯仰运动、绕z轴的横摆运动的六个方向的运动。图2-1车辆坐标系2.1.2车辆行驶动力学在轮边驱动电动汽车中，四个轮边驱动电机产生的转矩经传动装置，作用到驱动轮上，驱动轮上的转矩使驱动轮与地面产生相互作用，从而形成汽车的驱动力，其方向与驱动轮前进方向一致。=（2-1）=（2-2）其中：为电机与车轮间的减速比；为电机到车轮间的机械传递效率；为车轮的滚动半径。汽车在行驶过程中主要克服来自地面的滚动阻力、空气阻力、重力沿坡道的分力（即坡道阻力）以及汽车加速时的加速阻力，由此可以得到关于汽车直线行驶
【参考文献】：
期刊论文
[1]车辆稳定控制中的合力计算与分配[J]. 刘跃,方敏,汪洪波. 控制理论与应用. 2013(09)
[2]汽车外倾角与前束值的合理匹配研究[J]. 马骏,钱立军. 合肥工业大学学报(自然科学版). 2012(01)
[3]电动轮驱动汽车的最佳车轮滑移率实时识别[J]. 靳立强,王庆年,宋传学. 吉林大学学报(工学版). 2010(04)
[4]基于全轮纵向力优化分配的4WD车辆直接横摆力矩控制[J]. 邹广才,罗禹贡,李克强. 农业机械学报. 2009(05)
[5]四轮独立电驱动车辆全轮纵向力优化分配方法[J]. 邹广才,罗禹贡,李克强. 清华大学学报(自然科学版). 2009(05)
[6]电动车电子差速控制方法的研究[J]. 吴志红,朱文吉,朱元. 电力电子技术. 2008(10)
[7]轮毂电机驱动电动汽车电子差速系统研究[J]. 赵艳娥,张建武. 系统仿真学报. 2008(18)
[8]四轮轮毂电机驱动电动汽车扭矩分配控制[J]. 余卓平,姜炜,张立军. 同济大学学报(自然科学版). 2008(08)
[9]基于最优轮胎力分配的车辆动力学集成控制[J]. 李道飞,喻凡. 上海交通大学学报. 2008(06)
[10]电动轮驱动汽车电子差速控制策略及仿真[J]. 靳立强,王庆年,周雪虎,宋传学. 吉林大学学报(工学版). 2008(S1)
博士论文
[1]四轮独立驱动电动汽车最小转弯能耗转矩优化控制研究[D]. 孙文.吉林大学 2018
[2]汽车稳定性控制系统控制策略与评价方法研究[D]. 郭健.吉林大学 2011
[3]采用电动轮驱动的电动汽车转矩协调控制研究[D]. 张缓缓.吉林大学 2009
硕士论文
[1]轮毂驱动电动车扭矩分配及横摆稳定控制方法研究[D]. 滕婷.哈尔滨工业大学 2017
[2]四轮轮毂电机驱动电动汽车转向工况转矩分配方法研究[D]. 张春初.大连理工大学 2016
[3]电动轮电动汽车电子差速与转矩分配控制研究[D]. 朱传奇.武汉理工大学 2014
[4]电动轮汽车差速控制策略研究[D]. 彭思仑.武汉科技大学 2011
[5]轮毂式电动汽车电子差速系统的研究[D]. 张兴宇.武汉理工大学 2008
[6]电动汽车电动轮驱动系统控制技术的研究[D]. 王康.武汉理工大学 2007
[7]四轮独立驱动电动汽车的电子差速系统研究[D]. 高时芳.西北工业大学 2006
本文编号：3305252
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