轮毂电机驱动电动汽车电子差速控制策略研究

发布时间：2017-07-26 17:09

  本文关键词：轮毂电机驱动电动汽车电子差速控制策略研究

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【摘要】：伴随着全球能源危机和人们对低碳环保的强烈要求,世界各国都在努力寻求环保、节能和安全的新能源汽车。轮毂电机驱动车辆具有可以对每个驱动轮进行独立控制、结构简单等优点,因此有很大的应用前景。本文以四轮独立驱动轮毂电机车辆为研究对象,对电子差速控制策略进行了研究。首先,采用“魔术公式”轮胎模型和九自由度整车模型,通过仿真验证了所采用的轮毂电机整车模型是正确的。其次,对车辆在行驶过程中不容易获取的量进行了估算。再者,对电子差速控制策略进行了研究,本文选择对电机转速进行控制,分别对转弯工况和直线工况进行了分析,对于转弯工况:设计了两种不同的差速控制方法,一种是基于阿克曼转向模型的差速控制方法,通过计算车辆转弯时每个车轮的目标转速,控制电机来达到这个目标转速,若出现滑转,则对车轮的滑转率进行控制,直到达到车辆转弯的理想转速;另一种是基于模糊的差速控制方法,以质心侧偏角和横摆角速度为控制目标,采用一个线性两自由度理想车辆转弯模型,将质心侧偏角和横摆角速度的偏差输入到模糊控制器,模糊控制器则输出一个转速的变化,然后给外侧车轮增加一部份转速内侧车轮减少一部分转速,同时也对车轮的滑转率进行控制。对于直线工况:在低附着和对接路面上主要是对车轮的滑转率进行控制,对开路面上先对低附着侧车轮的滑转率进行控制,高附着侧车轮以低附着车轮的轮心速度为参考速度,控制电机来达到这个参考速度,从而保证车辆在对开路面的直线行驶。最后,对以上所设计的差速控制策略进行仿真。通过仿真发现,对于转弯工况:在速度不大时,两种控制方法都取得不错的控制效果;在速度比较大时,基于阿克曼模型差速控制的控制效果不好,而基于模糊差速控制的控制效果很好。对于直线工况:通过控制,车轮在低附着和对接路面上没有出现滑转;在对开路面上既没有出现车轮滑转,也没有出现车辆跑偏。说明以上所设计的差速控制策略是有效的。
【关键词】：轮毂电机 电子差速 滑转率 质心侧偏角 横摆角速度
【学位授予单位】：重庆大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：U469.72
【目录】：

• 中文摘要3-4
• 英文摘要4-8
• 1 绪论8-16
• 1.1 课题研究的背景和意义8-9
• 1.2 国内外的研究概况9-13
• 1.2.1 国外研究状况9-10
• 1.2.2 国内研究状况10-13
• 1.3 论文的研究目的与内容13-16
• 2 轮毂电机驱动车辆行驶动力学模型16-38
• 2.1 引言16
• 2.2 车辆动力学模型的建立方法16-17
• 2.3 轮胎模型17-23
• 2.3.1 轮胎坐标系17-18
• 2.3.2 轮胎模型的类型18-23
• 2.4 整车模型23-28
• 2.4.1 两自由度车辆模型24
• 2.4.2 九自由度整车模型24-28
• 2.5 电机模型的仿真验证28-32
• 2.6 轮毂电机车辆模型的仿真32-36
• 2.7 本章小结36-38
• 3 车辆状态参数的估计38-46
• 3.1 纵向车速的估算38-40
• 3.1.1 直线行驶驱动过程中参考车速的估算38-39
• 3.1.2 转向过程中参考车速的估算39-40
• 3.2 侧向车速的估算40
• 3.3 车辆质心侧偏角的估算40-41
• 3.4 车辆垂直载荷的估算41
• 3.5 驱动车轮的驱动力的估算41
• 3.6 车轮最佳滑移率的实时识别41-44
• 3.6.1 电动轮汽车的路面摩擦特性的识别41-42
• 3.6.2 轮胎与路面最佳滑移率实时识别逻辑42-44
• 3.7 本章小结44-46
• 4 电子差速控制策略的研究46-60
• 4.1 基于Ackermann-Jeantand转向模型的差速控制策略47-51
• 4.1.1 Ackermann-Jeantand转向模型47-49
• 4.1.2 车轮滑转率的控制策略49-51
• 4.2 基于模糊的差速控制策略51-58
• 4.2.1 控制目标参数选取51-52
• 4.2.2 理想模型的建立52-53
• 4.2.3 控制策略的设计53
• 4.2.4 模糊控制器的设计53-58
• 4.3 直线行驶的差速控制策略58-59
• 4.4 本章小结59-60
• 5 电子差速控制系统仿真60-84
• 5.1 转向行驶差速控制策略仿真60-76
• 5.2 直线行驶的差速控制策略仿真76-83
• 5.3 本章小结83-84
• 6 总结与展望84-86
• 6.1 全文总结84-85
• 6.2 研究展望85-86
• 致谢86-88
• 参考文献88-90

【参考文献】

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本文编号：577436