四轮独立驱动电动车分工况驱动力分配策略研究

发布时间：2017-09-06 09:42

  本文关键词：四轮独立驱动电动车分工况驱动力分配策略研究

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【摘要】：四轮独立驱动电动车不管在能源还是在环境方面均符合可持续发展的要求,且其布局灵活,动力独立可控,便于实现电子差速控制、制动能量回馈、无级变速、原地转向等功能,成为未来车辆的主要发展方向。驱动力分配控制是改善四轮独立驱动电动车的动力性、经济性和安全性的一项关键技术,本文主要对四轮独立驱动电动车驱动力分配策略展开了研究。首先根据车辆动力学,建立了驱动力分配所需的车身模型、轮胎模型和车辆驱动的基本方程。车身模型和轮胎模型分为纵向、侧向、横向三个运动方向。针对目前四轮独立驱动电动车驱动力分配方法存在的问题提出了分工况驱动力分配控制策略。由于各驱动轮行驶过程中非线性约束的不同,根据车辆行驶过程中载荷的转移情况把车辆的行驶工况分为:匀速直线行驶工况、加速或爬坡工况、转向工况。设计了包括力矩计算层和驱动力分配层的驱动力分配控制系统。力矩计算层根据输入参数计算出车辆期望的总需求力矩;驱动力分配层主要是实时识别出车辆的行驶工况,并根据车辆行驶工况的不同调用相应的驱动力分配算法,优化分配各驱动轮上的驱动力,包括工况识别模块、驱动力分配模块、驱动力调整模块和驱动防滑模块。制定了分工况的驱动力分配控制算法。匀速直线行驶工况以经济性最优为控制目标建立了驱动力平均分配算法;加速或爬坡工况以动力性最优为控制目标建立了前后轴附着力相等的驱动力分配算法;转向工况以操作稳定性最优为控制目标建立了有约束的轮胎使用率和最小的最优驱动力分配算法。以一款四轮独立驱动电动试验车为对象,利用AVL CRUISE和MATLAB/Simulink对制定的驱动力分配控制策略进行联合仿真试验。仿真试验结果验证了分工况驱动力分配控制策略的可行性,以及在改善车辆动力性、行驶稳定性方面的有效性。(1)在直线变加速度行驶过程中,前后轴驱动力的变化趋势、后轴驱动力与总驱动力的比值的变化趋势都与加速度的变化趋势一致,且后轴驱动力一直大于前轴驱动力。(2)在爬坡工况中,分工况驱动力分配策略控制下车辆的最大爬坡度为38.5%,驱动力平均分配控制下车辆的最大爬坡度为24.9%,;在不考虑驱动电机约束的前提下,分工况驱动力分配策略控制下车辆的最大爬坡度明显高于驱动力平均分配控制的车辆。(3)在转向行驶工况中,分工况驱动力分配策略使车辆的最大横摆角速度下降了40%左右、稳定横摆角速度下降了10%左右、车辆的轮胎总利用率降了24%降低了车辆过多转向的趋势,改善了车辆的行驶稳定性。
【关键词】：四轮独立驱动 电动车 驱动力分配 稳定性
【学位授予单位】：西南大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：U469.72
【目录】：

• 摘要6-7
• ABSTRACT7-9
• 第1章 文献综述9-21
• 1.1 轮式驱动电动车概述9-10
• 1.2 轮式驱动电动车研究现状10-15
• 1.2.1 单轴驱动轮式电动车研究现状10-11
• 1.2.3 四轮独立驱动电动车研究现状11-15
• 1.3 轮式驱动电动车关键技术15-16
• 1.4 四轮独立驱动电动车驱动力分配系统研究概况16-21
• 1.4.1 车辆运行状态估计技术16-17
• 1.4.2 横摆力矩控制技术17-18
• 1.4.3 驱动力分配控制技术18
• 1.4.4 驱动防滑控制技术18-21
• 第2章 绪论21-25
• 2.1 研究背景及意义21-22
• 2.2 主要研究内容22-25
• 第3章 四轮独立驱动电动车动力学模型25-31
• 3.1 车身模型25-26
• 3.2 轮胎模型26-28
• 3.2.1 轮胎运动方程26-27
• 3.2.2 轮胎垂直载荷27-28
• 3.3 车辆驱动的基本方程28-29
• 3.4 本章小结29-31
• 第4章 分工况的驱动力分配控制策略研究31-47
• 4.1 驱动力分配控制目标31-32
• 4.2 驱动力分配控制系统总体框架32-33
• 4.3 力矩计算模块33-36
• 4.3.1 纵向驱动力控制33-35
• 4.3.2 横摆力矩控制35-36
• 4.4 行驶工况判别模块36
• 4.5 分工况的驱动力分配模块36-43
• 4.5.1 匀速直线行驶工况37-38
• 4.5.2 加速或爬坡工况38-40
• 4.5.3 转向工况40-42
• 4.5.4 驱动力调整模块42-43
• 4.6 驱动防滑控制43-45
• 4.7 本章小结45-47
• 第5章 驱动力分配仿真试验47-71
• 5.1 AVL CRUISE软件介绍47-48
• 5.2 基于AVL CRUISE建立的电动车整车模型48-53
• 5.2.1 整车模块48-49
• 5.2.2 能耗模块49-50
• 5.2.3 驱动电机模块50
• 5.2.4 电池模块50
• 5.2.5 制动器模块50-51
• 5.2.6 驾驶室模块51
• 5.2.7 MATLAB模块51-52
• 5.2.8 车轮模块52
• 5.2.9 减速器模块52
• 5.2.10 各模块间的联接方式52-53
• 5.3 基于Simulink的控制系统仿真模型53-56
• 5.4 非转向工况联合仿真分析56-61
• 5.4.1 变加速度行驶工况56-58
• 5.4.2 爬坡工况58-61
• 5.5 转向工况仿真分析61-69
• 5.5.1 驱动力分配控制系统对比仿真分析61-66
• 5.5.2 不同车速不同方向盘转角对比仿真分析66-69
• 5.6 本章小结69-71
• 第6章 结论与建议71-73
• 6.1 结论71-72
• 6.2 建议72-73
• 参考文献73-79
• 致谢79-81
• 发表的论文及参加课题81

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本文编号：802397