基于四轮独立驱动轮毂电动汽车的节能与ABS协调控制策略研究
发布时间：2021-11-13 10:35
近年来,基于传统集中式驱动燃油车结构改造的电动汽车取得了巨大的进步。但是,这种只改变动力源,继承传统燃油车底盘结构和动力传输形式的改进,只能有限地改善整车性能。相比之下,四轮独立驱动轮毂电动汽车（下称轮毂电动汽车）采用线控系统,将驱动和制动系统集成在车轮内,从根本上改变了汽车的结构和控制。轮毂电动汽车作为一种全新的汽车形态,容易实现四轮驱动力矩和制动力矩的独立控制,在节能控制和主动安全方面具有独特优势。论文围绕优化轮毂电动汽车的转矩分配,在保证制动效能和制动稳定性的前提下,开展了轮毂电动汽车的节能与ABS的协调控制策略的研究工作,主要内容如下:（1）四轮独立驱动轮毂电动汽车的建模与仿真基于深圳大学四轮独立驱动轮毂电动汽车硬件平台,分析轮毂电动汽车的动力学原理以及各重要组成部分的工作原理,应用Matlab/Simulink和Car Sim软件搭建了四轮驱动轮毂电动汽车模型,其中包括整车动力学模型、驾驶员模型、电机模型、车载动力电池模型和电磁制动器模型。仿真时,采用Car Sim中基准车作为对比项,选取典型的汽车试验工况进行仿真试验,包括纵向的ECE速度跟踪仿真试验和纵横向耦合的双移线工况...
【文章来源】：深圳大学广东省
【文章页数】：90 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
国外分布式轮毂电机驱动车辆
基于四轮独立驱动轮毂电动汽车的节能与ABS协调控制策略研究4除了民用领域外，轮毂电动汽车在军用领域也开始有所突破，通用公司开发的“悍马”军用车采用8×8轮毂电机驱动，南非阿姆斯科公司用轮毂电机对“大山猫”进行改装，提高了车辆的经济性和动力性[13]。其中，“大山猫”轮式战车如图1.2（d）。总之，国外的科研人员和企业技术人员同时在军用领域和民用领域探索轮毂电动汽车和轮毂电机技术的应用，轮毂电动汽车已被视为未来汽车发展的重要方向。与国外相比，国内对轮毂电动汽车的研究相对较晚。虽尚未达到商用的水平，但也有不少企业和科研机构进行了相应的硬件平台开发和控制理论研究。例如，吉林大学[14][15]的全线控轮毂电动车平台UFEV并重点探索了线控轮毂电动汽车分布式驱动和四轮转向的集成控制理论；清华大学[16]设计的微型轮毂电动汽车“哈利”，可用于城市短途出行；同济大学[17]相继开发的“春晖”和“登峰”系列电动车，重点研究了轮毂电动汽车运动状态的估计和实时路面附着系数的估算；此外，国内自主开发了轮毂电动汽车试验样车的科研单位还有北京理工大学[18]、香港中文大学[19][20]、山东大学[21]等，部分样车如图1.3所示。（a）吉林大学UFEV试验车（b）清华大学微型车“哈利”（c）同济大学“春晖”三号（d）香港中文大学OK-1图1.3国内分布式轮毂电机驱动车辆
基于四轮独立驱动轮毂电动汽车的节能与ABS协调控制策略研究11第2章轮毂电动汽车仿真模型的开发仿真技术在现代汽车研发设计中扮演着重要角色，尤其在汽车开发的初级阶段。通过对发动机、电机、车轮和车身等被控对象以及车辆控制器VCU进行建模仿真，将仿真结果和实际预期结果进行对比分析，可以大大缩短开发周期和降低研发成本。现阶段，常用的车辆动力学仿真软件主要有CarSim、AMEsim、MATLAB/Simulink、Cruise和veDYNA等。本章将在分析轮毂电动汽车的结构特点和动力学特性的基础上，应用CarSim和MATLAB/Simulink建立轮毂电动汽车仿真模型，并结合驾驶员模型和路面条件设置，搭建人车路闭环控制环境。2.1轮毂电动汽车结构及动力学分析2.1.1参考坐标系的建立坐标系是车辆动力学建模的基础，车辆建模涉及到的坐标系包括绝对坐标系,车辆坐标系。绝对坐标系恒定不变，为了便捷起见,定义车辆仿真开始时质心在地面的投影定为绝对坐标系原点。绝对坐标系如图2.1所示。其次，对车辆坐标系定义如下：当车辆水平静止摆放时，轴指向车辆正前方，轴指向驾驶员的左侧，轴指向上方，原点与车辆的质心重合[39]。图2.1绝对坐标系和车辆坐标系2.1.2整车结构和动力学分析以深圳大学研发的全线控四轮独立驱动、制动、转向轮毂电动汽车硬件平台为原型进行结构和动力学分析。如图2.2，左图是全线控轮毂电动车试验台CATIA-3D模型，右图是依图纸加工制作的试验实车，其动力源为置于车轮内的四个轮毂电机。
【参考文献】：
期刊论文
[1]分布式驱动电动汽车转矩节能优化分配[J]. 徐兴,陈特,陈龙,蔡英凤,王吴杰. 中国公路学报. 2018(05)
[2]新能源汽车发展意义及技术路线研究[J]. 陈清泉,高金燕,何璇,沈斌. 中国工程科学. 2018(01)
[3]电动汽车再生制动能量回收最优控制策略[J]. 郭金刚,董昊轩,盛伟辉,涂超. 江苏大学学报(自然科学版). 2018(02)
[4]四驱电动汽车再生制动力控制策略研究[J]. 谢博臻,朱绍鹏,李俊杰,刘震涛,宁晓斌. 机电工程. 2018(01)
[5]基于模糊控制的电动轮汽车再生制动能量回收研究[J]. 靳立强,孙志祥,王熠,郑迎. 汽车工程. 2017(10)
[6]轮毂电机四轮独立驱动电动汽车再生制动控制策略[J]. 董昊轩,郭金刚,闫宽宽. 机械科学与技术. 2017(11)
[7]基于GA的电动汽车再生制动策略优化[J]. 胡胜,黄妙华. 自动化与仪表. 2017(07)
[8]四轮轮毂电机驱动电动汽车建模与仿真[J]. 靳彪,张欣,彭之川,席利贺. 中国公路学报. 2016(04)
[9]电动汽车再生制动与液压制动防抱协调控制[J]. 张雷,于良耀,宋健,张永生,魏文若. 清华大学学报(自然科学版). 2016(02)
[10]新能源电动汽车用轮毂电机关键技术综述[J]. 黄书荣,邢栋,徐伟. 新型工业化. 2015(02)
博士论文
[1]全线控四轮独立转向/驱动/制动电动汽车动力学集成控制研究[D]. 宋攀.吉林大学 2015
[2]分布式驱动电动汽车动力学控制机理和控制策略研究[D]. 武冬梅.吉林大学 2015
[3]8×8轮毂电机驱动车辆操纵稳定性分析与控制研究[D]. 刘明春.北京理工大学 2015
[4]电动汽车用永磁同步电机驱动系统若干关键技术研究[D]. 邱鑫.南京航空航天大学 2014
[5]线控四轮独立驱动轮毂电机电动汽车稳定性与节能控制研究[D]. 李刚.吉林大学 2013
[6]4WID/4WIS电动车辆防滑与横摆稳定性控制研究[D]. 杨福广.山东大学 2010
硕士论文
[1]电动汽车再生制动能量回馈控制策略研究[D]. 葛德顺.合肥工业大学 2017
[2]电动汽车永磁同步轮毂电机控制方法的研究[D]. 贺宇轩.吉林大学 2016
[3]轮毂电机电动汽车再生制动与稳定性控制研究[D]. 滕冬冬.合肥工业大学 2016
[4]基于路面识别的四轮轮毂电机电动汽车驱动防滑控制策略研究[D]. 申超.电子科技大学 2016
[5]四轮独立驱动电动汽车系统多模型预测控制方法研究[D]. 陈琦.东南大学 2015
[6]基于滑移率的车辆防抱死制动系统研究[D]. 王畅平.湖南大学 2015
[7]基于目标优化的四轮驱动电动汽车转矩分配策略研究[D]. 李文.电子科技大学 2013
[8]轮毂电机驱动电动汽车再生制动控制策略研究[D]. 田超贺.北京交通大学 2012
[9]轮毂电机电动汽车动力学建模与转矩节能分配算法研究[D]. 姜男.吉林大学 2012
[10]纯电动汽车的再生制动系统与ABS集成控制策略研究[D]. 李贺.武汉理工大学 2012
本文编号：3492864
【文章来源】：深圳大学广东省
【文章页数】：90 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
国外分布式轮毂电机驱动车辆
基于四轮独立驱动轮毂电动汽车的节能与ABS协调控制策略研究4除了民用领域外，轮毂电动汽车在军用领域也开始有所突破，通用公司开发的“悍马”军用车采用8×8轮毂电机驱动，南非阿姆斯科公司用轮毂电机对“大山猫”进行改装，提高了车辆的经济性和动力性[13]。其中，“大山猫”轮式战车如图1.2（d）。总之，国外的科研人员和企业技术人员同时在军用领域和民用领域探索轮毂电动汽车和轮毂电机技术的应用，轮毂电动汽车已被视为未来汽车发展的重要方向。与国外相比，国内对轮毂电动汽车的研究相对较晚。虽尚未达到商用的水平，但也有不少企业和科研机构进行了相应的硬件平台开发和控制理论研究。例如，吉林大学[14][15]的全线控轮毂电动车平台UFEV并重点探索了线控轮毂电动汽车分布式驱动和四轮转向的集成控制理论；清华大学[16]设计的微型轮毂电动汽车“哈利”，可用于城市短途出行；同济大学[17]相继开发的“春晖”和“登峰”系列电动车，重点研究了轮毂电动汽车运动状态的估计和实时路面附着系数的估算；此外，国内自主开发了轮毂电动汽车试验样车的科研单位还有北京理工大学[18]、香港中文大学[19][20]、山东大学[21]等，部分样车如图1.3所示。（a）吉林大学UFEV试验车（b）清华大学微型车“哈利”（c）同济大学“春晖”三号（d）香港中文大学OK-1图1.3国内分布式轮毂电机驱动车辆
基于四轮独立驱动轮毂电动汽车的节能与ABS协调控制策略研究11第2章轮毂电动汽车仿真模型的开发仿真技术在现代汽车研发设计中扮演着重要角色，尤其在汽车开发的初级阶段。通过对发动机、电机、车轮和车身等被控对象以及车辆控制器VCU进行建模仿真，将仿真结果和实际预期结果进行对比分析，可以大大缩短开发周期和降低研发成本。现阶段，常用的车辆动力学仿真软件主要有CarSim、AMEsim、MATLAB/Simulink、Cruise和veDYNA等。本章将在分析轮毂电动汽车的结构特点和动力学特性的基础上，应用CarSim和MATLAB/Simulink建立轮毂电动汽车仿真模型，并结合驾驶员模型和路面条件设置，搭建人车路闭环控制环境。2.1轮毂电动汽车结构及动力学分析2.1.1参考坐标系的建立坐标系是车辆动力学建模的基础，车辆建模涉及到的坐标系包括绝对坐标系,车辆坐标系。绝对坐标系恒定不变，为了便捷起见,定义车辆仿真开始时质心在地面的投影定为绝对坐标系原点。绝对坐标系如图2.1所示。其次，对车辆坐标系定义如下：当车辆水平静止摆放时，轴指向车辆正前方，轴指向驾驶员的左侧，轴指向上方，原点与车辆的质心重合[39]。图2.1绝对坐标系和车辆坐标系2.1.2整车结构和动力学分析以深圳大学研发的全线控四轮独立驱动、制动、转向轮毂电动汽车硬件平台为原型进行结构和动力学分析。如图2.2，左图是全线控轮毂电动车试验台CATIA-3D模型，右图是依图纸加工制作的试验实车，其动力源为置于车轮内的四个轮毂电机。
【参考文献】：
期刊论文
[1]分布式驱动电动汽车转矩节能优化分配[J]. 徐兴,陈特,陈龙,蔡英凤,王吴杰. 中国公路学报. 2018(05)
[2]新能源汽车发展意义及技术路线研究[J]. 陈清泉,高金燕,何璇,沈斌. 中国工程科学. 2018(01)
[3]电动汽车再生制动能量回收最优控制策略[J]. 郭金刚,董昊轩,盛伟辉,涂超. 江苏大学学报(自然科学版). 2018(02)
[4]四驱电动汽车再生制动力控制策略研究[J]. 谢博臻,朱绍鹏,李俊杰,刘震涛,宁晓斌. 机电工程. 2018(01)
[5]基于模糊控制的电动轮汽车再生制动能量回收研究[J]. 靳立强,孙志祥,王熠,郑迎. 汽车工程. 2017(10)
[6]轮毂电机四轮独立驱动电动汽车再生制动控制策略[J]. 董昊轩,郭金刚,闫宽宽. 机械科学与技术. 2017(11)
[7]基于GA的电动汽车再生制动策略优化[J]. 胡胜,黄妙华. 自动化与仪表. 2017(07)
[8]四轮轮毂电机驱动电动汽车建模与仿真[J]. 靳彪,张欣,彭之川,席利贺. 中国公路学报. 2016(04)
[9]电动汽车再生制动与液压制动防抱协调控制[J]. 张雷,于良耀,宋健,张永生,魏文若. 清华大学学报(自然科学版). 2016(02)
[10]新能源电动汽车用轮毂电机关键技术综述[J]. 黄书荣,邢栋,徐伟. 新型工业化. 2015(02)
博士论文
[1]全线控四轮独立转向/驱动/制动电动汽车动力学集成控制研究[D]. 宋攀.吉林大学 2015
[2]分布式驱动电动汽车动力学控制机理和控制策略研究[D]. 武冬梅.吉林大学 2015
[3]8×8轮毂电机驱动车辆操纵稳定性分析与控制研究[D]. 刘明春.北京理工大学 2015
[4]电动汽车用永磁同步电机驱动系统若干关键技术研究[D]. 邱鑫.南京航空航天大学 2014
[5]线控四轮独立驱动轮毂电机电动汽车稳定性与节能控制研究[D]. 李刚.吉林大学 2013
[6]4WID/4WIS电动车辆防滑与横摆稳定性控制研究[D]. 杨福广.山东大学 2010
硕士论文
[1]电动汽车再生制动能量回馈控制策略研究[D]. 葛德顺.合肥工业大学 2017
[2]电动汽车永磁同步轮毂电机控制方法的研究[D]. 贺宇轩.吉林大学 2016
[3]轮毂电机电动汽车再生制动与稳定性控制研究[D]. 滕冬冬.合肥工业大学 2016
[4]基于路面识别的四轮轮毂电机电动汽车驱动防滑控制策略研究[D]. 申超.电子科技大学 2016
[5]四轮独立驱动电动汽车系统多模型预测控制方法研究[D]. 陈琦.东南大学 2015
[6]基于滑移率的车辆防抱死制动系统研究[D]. 王畅平.湖南大学 2015
[7]基于目标优化的四轮驱动电动汽车转矩分配策略研究[D]. 李文.电子科技大学 2013
[8]轮毂电机驱动电动汽车再生制动控制策略研究[D]. 田超贺.北京交通大学 2012
[9]轮毂电机电动汽车动力学建模与转矩节能分配算法研究[D]. 姜男.吉林大学 2012
[10]纯电动汽车的再生制动系统与ABS集成控制策略研究[D]. 李贺.武汉理工大学 2012
本文编号：3492864
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