基于电液协调控制的轮毂电机电动汽车稳定性控制研究
发布时间：2021-11-23 10:03
在全球能源短缺和环境污染严重的情况下,汽车行业的发展正面临着严峻挑战。节能、环保、安全已经成为汽车新兴的发展研究方向。而基于轮毂电机驱动的电动汽车以其独特的结构优势和性能特点,目前广泛应用于电动汽车动力性和稳定性两方面研究。本文选取四轮轮毂电机驱动电动汽车为研究对象,对车辆的横摆稳定性控制问题进行探讨,针对电机转矩输出不足的情况,采用电机、液压系统协调控制,充分考虑各种约束条件,根据下层执行器的响应特性设计相应的协调关系,将上层控制器求得的附加横摆力矩等控制量在四轮间优化分配,提高汽车行驶时的横向稳定能力。主要进行了以下几方面的研究:首先,针对本文研究的四轮轮毂电机电动汽车,采用模块化建模思想,对其进行车身动力学建模。搭建轮胎以及车轮回转模型、电机模型、液压模型。通过与Carsim软件中同样参数模型联合仿真对比,对整车动力学模型的精度和有效性进行验证。然后,采用分层结构设计稳定性控制器。选取二自由度单轨车辆模型作为参考模型,将其输出的横摆角速度和质心侧偏角作为控制变量,充分考虑二者之间的耦合关系,上层控制器基于滑模控制方法计算出维持车辆稳态所需的附加横摆力矩,基于PI控制理论对车辆纵向...
【文章来源】：重庆理工大学重庆市
【文章页数】：71 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
轮毂电机典型结构布置
1绪论3321km，最高时速更是达到了惊人的402km/h。2002年，美国汽车品牌公司“通用”发布了两款电动汽车“Autonomy”和“Hy-wire”，采用前轮驱动方式，驱动电机分别安装在左右前轮，两电机单独进行控制，整车控制器通过控制电机转速来实现对车辆行驶速度的控制。日本丰田汽车公司为提高底盘的控制性能，开发了燃料电池FINE—N系列电动车，采用了当时较为先进的车辆动态控制系统，每个车轮由最大功率为25kw，扭矩110Nm的电机驱动。2013年，福特和舍弗勒公司联合研制了轮毂电机驱动车辆“eWheelDrive”，如图1.3所示，它将电机安装在汽车后轴的两个轮毂中，省去了差速器等传动部件。特斯拉公司紧随其后设计出ModelX等一系列电动车，以电机代替发动机作为整车动力源，在汽车前轴和后轴均装配有电机，对汽车的行驶可以单独来控制。图1.2电动汽车“Eliica”图1.3电动汽车“eWheelDrive国内对于电动汽车的相关研究要稍迟于国外。在国内，同济大学接连研发了“春晖”系列分布式电驱动汽车，把四个轮毂电机当作力矩输出装置，并于2005年研发了“春晖三号—嘉乐”迷你型电动汽车，如图1.4所示。在汽车前后轴四个车轮上分别配备了峰值功率7kw的轮毂电机完成力矩输出，最大车速可达70km/h。在各种典型路面环境下进行试验，其动力性和稳定性均有较好的表现。图1.4“春晖三号”图1.5上汽荣威E502012年12月，上海汽车股份有限公司发布新型电动汽车荣威E50，如图1.5所示。上汽近年来关于电动车辆研发技术的经验积累与创新均能够在这款车上体现，其
1绪论3321km，最高时速更是达到了惊人的402km/h。2002年，美国汽车品牌公司“通用”发布了两款电动汽车“Autonomy”和“Hy-wire”，采用前轮驱动方式，驱动电机分别安装在左右前轮，两电机单独进行控制，整车控制器通过控制电机转速来实现对车辆行驶速度的控制。日本丰田汽车公司为提高底盘的控制性能，开发了燃料电池FINE—N系列电动车，采用了当时较为先进的车辆动态控制系统，每个车轮由最大功率为25kw，扭矩110Nm的电机驱动。2013年，福特和舍弗勒公司联合研制了轮毂电机驱动车辆“eWheelDrive”，如图1.3所示，它将电机安装在汽车后轴的两个轮毂中，省去了差速器等传动部件。特斯拉公司紧随其后设计出ModelX等一系列电动车，以电机代替发动机作为整车动力源，在汽车前轴和后轴均装配有电机，对汽车的行驶可以单独来控制。图1.2电动汽车“Eliica”图1.3电动汽车“eWheelDrive国内对于电动汽车的相关研究要稍迟于国外。在国内，同济大学接连研发了“春晖”系列分布式电驱动汽车，把四个轮毂电机当作力矩输出装置，并于2005年研发了“春晖三号—嘉乐”迷你型电动汽车，如图1.4所示。在汽车前后轴四个车轮上分别配备了峰值功率7kw的轮毂电机完成力矩输出，最大车速可达70km/h。在各种典型路面环境下进行试验，其动力性和稳定性均有较好的表现。图1.4“春晖三号”图1.5上汽荣威E502012年12月，上海汽车股份有限公司发布新型电动汽车荣威E50，如图1.5所示。上汽近年来关于电动车辆研发技术的经验积累与创新均能够在这款车上体现，其
【参考文献】：
期刊论文
[1]分布式电动汽车横摆稳定性控制研究[J]. 周伟,李军. 装备机械. 2018(03)
[2]基于最小能耗的电动汽车横摆稳定性灰色预测可拓控制研究[J]. 陈无畏,王晓,谈东奎,林澍,孙晓文,谢有浩. 机械工程学报. 2019(02)
[3]基于转矩优化分配的电动汽车横摆稳定性研究[J]. 杨慎,欧健,杨鄂川,胡经庆,张勇. 中国机械工程. 2017(14)
[4]基于模型的汽车电控系统设计[J]. 陈虹,褚洪庆,刘奇芳,高炳钊. 控制工程. 2016(12)
[5]分布式驱动电动汽车电液复合分配稳定性控制[J]. 熊璐,高翔,邹童. 同济大学学报(自然科学版). 2016(06)
[6]基于效率优化的四轮独立驱动电动车转矩分配[J]. 谷成,刘浩,陈辛波. 同济大学学报(自然科学版). 2015(10)
[7]四驱电动车电液复合操纵稳定性研究[J]. 兰凤崇,何幸福,孙大许,陈吉清. 华南理工大学学报(自然科学版). 2015(08)
[8]一种变逻辑门限值的车辆稳定性控制策略研究[J]. 李寿涛,马用学,郭鹏程,宗长富,Lee Gordon. 汽车工程. 2015(07)
[9]电力活塞式电动机混合驱动系统性能分析[J]. 赵景波,鹿麟祥,贝绍轶,张兵. 广西大学学报(自然科学版). 2015(03)
[10]主动横摆控制在车辆横向稳定性中的应用研究[J]. 夏长高,李心庆,郑恩瑞. 机械设计与制造. 2015(04)
博士论文
[1]基于EPS/ESP的汽车横向运动稳定性及其混沌控制研究[D]. 张荣芸.合肥工业大学 2015
硕士论文
[1]电动汽车轮毂电机力矩协调分配研究[D]. 张增帅.长春工业大学 2018
[2]轮毂电机驱动电动汽车横摆稳定性集成控制方法研究[D]. 杨慎.重庆理工大学 2017
[3]全挂车气压制动系统协调一致性研究[D]. 卢天义.南京航空航天大学 2016
[4]分布式驱动电动汽车横摆稳定性控制研究[D]. 孙勇.吉林大学 2013
[5]基于CPN的四轮驱动车辆动力系统分析及驱动控制[D]. 葛柱洪.哈尔滨工业大学 2013
[6]多轮独立驱动电动汽车驱动力控制系统研究[D]. 刘孝龙.浙江大学 2013
本文编号：3513653
【文章来源】：重庆理工大学重庆市
【文章页数】：71 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
轮毂电机典型结构布置
1绪论3321km，最高时速更是达到了惊人的402km/h。2002年，美国汽车品牌公司“通用”发布了两款电动汽车“Autonomy”和“Hy-wire”，采用前轮驱动方式，驱动电机分别安装在左右前轮，两电机单独进行控制，整车控制器通过控制电机转速来实现对车辆行驶速度的控制。日本丰田汽车公司为提高底盘的控制性能，开发了燃料电池FINE—N系列电动车，采用了当时较为先进的车辆动态控制系统，每个车轮由最大功率为25kw，扭矩110Nm的电机驱动。2013年，福特和舍弗勒公司联合研制了轮毂电机驱动车辆“eWheelDrive”，如图1.3所示，它将电机安装在汽车后轴的两个轮毂中，省去了差速器等传动部件。特斯拉公司紧随其后设计出ModelX等一系列电动车，以电机代替发动机作为整车动力源，在汽车前轴和后轴均装配有电机，对汽车的行驶可以单独来控制。图1.2电动汽车“Eliica”图1.3电动汽车“eWheelDrive国内对于电动汽车的相关研究要稍迟于国外。在国内，同济大学接连研发了“春晖”系列分布式电驱动汽车，把四个轮毂电机当作力矩输出装置，并于2005年研发了“春晖三号—嘉乐”迷你型电动汽车，如图1.4所示。在汽车前后轴四个车轮上分别配备了峰值功率7kw的轮毂电机完成力矩输出，最大车速可达70km/h。在各种典型路面环境下进行试验，其动力性和稳定性均有较好的表现。图1.4“春晖三号”图1.5上汽荣威E502012年12月，上海汽车股份有限公司发布新型电动汽车荣威E50，如图1.5所示。上汽近年来关于电动车辆研发技术的经验积累与创新均能够在这款车上体现，其
1绪论3321km，最高时速更是达到了惊人的402km/h。2002年，美国汽车品牌公司“通用”发布了两款电动汽车“Autonomy”和“Hy-wire”，采用前轮驱动方式，驱动电机分别安装在左右前轮，两电机单独进行控制，整车控制器通过控制电机转速来实现对车辆行驶速度的控制。日本丰田汽车公司为提高底盘的控制性能，开发了燃料电池FINE—N系列电动车，采用了当时较为先进的车辆动态控制系统，每个车轮由最大功率为25kw，扭矩110Nm的电机驱动。2013年，福特和舍弗勒公司联合研制了轮毂电机驱动车辆“eWheelDrive”，如图1.3所示，它将电机安装在汽车后轴的两个轮毂中，省去了差速器等传动部件。特斯拉公司紧随其后设计出ModelX等一系列电动车，以电机代替发动机作为整车动力源，在汽车前轴和后轴均装配有电机，对汽车的行驶可以单独来控制。图1.2电动汽车“Eliica”图1.3电动汽车“eWheelDrive国内对于电动汽车的相关研究要稍迟于国外。在国内，同济大学接连研发了“春晖”系列分布式电驱动汽车，把四个轮毂电机当作力矩输出装置，并于2005年研发了“春晖三号—嘉乐”迷你型电动汽车，如图1.4所示。在汽车前后轴四个车轮上分别配备了峰值功率7kw的轮毂电机完成力矩输出，最大车速可达70km/h。在各种典型路面环境下进行试验，其动力性和稳定性均有较好的表现。图1.4“春晖三号”图1.5上汽荣威E502012年12月，上海汽车股份有限公司发布新型电动汽车荣威E50，如图1.5所示。上汽近年来关于电动车辆研发技术的经验积累与创新均能够在这款车上体现，其
【参考文献】：
期刊论文
[1]分布式电动汽车横摆稳定性控制研究[J]. 周伟,李军. 装备机械. 2018(03)
[2]基于最小能耗的电动汽车横摆稳定性灰色预测可拓控制研究[J]. 陈无畏,王晓,谈东奎,林澍,孙晓文,谢有浩. 机械工程学报. 2019(02)
[3]基于转矩优化分配的电动汽车横摆稳定性研究[J]. 杨慎,欧健,杨鄂川,胡经庆,张勇. 中国机械工程. 2017(14)
[4]基于模型的汽车电控系统设计[J]. 陈虹,褚洪庆,刘奇芳,高炳钊. 控制工程. 2016(12)
[5]分布式驱动电动汽车电液复合分配稳定性控制[J]. 熊璐,高翔,邹童. 同济大学学报(自然科学版). 2016(06)
[6]基于效率优化的四轮独立驱动电动车转矩分配[J]. 谷成,刘浩,陈辛波. 同济大学学报(自然科学版). 2015(10)
[7]四驱电动车电液复合操纵稳定性研究[J]. 兰凤崇,何幸福,孙大许,陈吉清. 华南理工大学学报(自然科学版). 2015(08)
[8]一种变逻辑门限值的车辆稳定性控制策略研究[J]. 李寿涛,马用学,郭鹏程,宗长富,Lee Gordon. 汽车工程. 2015(07)
[9]电力活塞式电动机混合驱动系统性能分析[J]. 赵景波,鹿麟祥,贝绍轶,张兵. 广西大学学报(自然科学版). 2015(03)
[10]主动横摆控制在车辆横向稳定性中的应用研究[J]. 夏长高,李心庆,郑恩瑞. 机械设计与制造. 2015(04)
博士论文
[1]基于EPS/ESP的汽车横向运动稳定性及其混沌控制研究[D]. 张荣芸.合肥工业大学 2015
硕士论文
[1]电动汽车轮毂电机力矩协调分配研究[D]. 张增帅.长春工业大学 2018
[2]轮毂电机驱动电动汽车横摆稳定性集成控制方法研究[D]. 杨慎.重庆理工大学 2017
[3]全挂车气压制动系统协调一致性研究[D]. 卢天义.南京航空航天大学 2016
[4]分布式驱动电动汽车横摆稳定性控制研究[D]. 孙勇.吉林大学 2013
[5]基于CPN的四轮驱动车辆动力系统分析及驱动控制[D]. 葛柱洪.哈尔滨工业大学 2013
[6]多轮独立驱动电动汽车驱动力控制系统研究[D]. 刘孝龙.浙江大学 2013
本文编号：3513653
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