轮毂驱动电动汽车整车动力学特性仿真研究

发布时间：2017-10-07 01:38

  本文关键词：轮毂驱动电动汽车整车动力学特性仿真研究

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【摘要】：汽车的发展改变了人们的生活,成为人们生活中必不可少的交通工具,与此同时,汽车对于能源环境的影响也日益加重。目前我国已经成为世界第一大能源消费国,随着全球能源的短缺和大气污染问题的加剧,无论从能源的量级、能源需求的增长还是从能源结构和碳减排目标看,新能源汽车的发展都将是不可阻挡的趋势。轮毂驱动电动汽车因其机械结构简单、整备质量轻、传动系统效率高等优势而备受关注,成为未来电动汽车发展的重要方向。本文围绕轮毂驱动电动汽车整车动力学特性仿真展开研究工作。(1)建立了永磁同步电机数学模型,并且进行解耦,将其转变到二相旋转坐标系下。根据电机的矢量控制原理,将复杂的电机模型进行简化。采用双闭环控制方案,在MATLAB/Simulink环境下,建立永磁同步电机仿真模型。仿真结果表明,该模型能全面反映电机转速特性与力矩特性。(2)结合电机转矩波动模型、随机路面模型,建立轮毂驱动电动汽车1/4车辆垂向机-电耦合动力学模型,在MATLAB/Simulink中建立仿真模型,并进行振动分析,探讨轮毂驱动电动汽车垂向机-电耦合振动特性。仿真结果表明,当电机质量为20kg,电机转速为955r/min,输出电磁转矩为100Nm时,电机的转矩波动对悬架系统各性能参数均有所影响,尤其对作为非簧载质量的车轮影响较大,恶化了轮胎的抓地性,不利于车辆的行驶安全性。研究成果可为轮毂驱动电动汽车的产业化开发提供分析理论与方法,并为提高轮毂驱动电动汽车整车NVH性能研究提供探索性方案。(3)根据汽车系统动力学的基本原理,利用MATLAB/Simulink软件建立轮毂驱动电动汽车动力学仿真模型。模型包括车体六个自由度,四个车轮的垂向跳动及旋转八个自由度,共十四自由度。对十四自由度整车动力学模型进行仿真分析,首先,在转向盘角阶跃输入下,仿真得到的曲线与二自由度理想状态下的仿真曲线进行比较,来验证所建模型的合理性；其次,用转向盘正弦波输入与三角波输入模拟两种典型工况,分析整车模型的操纵稳定性。仿真结果表明,所建整车模型的操纵稳定性仿真结果与实际车辆相近,能运用该模型进行车辆操纵稳定性性能仿真研究。
【关键词】：轮毂电机 动力学模型 垂向振动 操纵稳定性 仿真分析
【学位授予单位】：安徽工程大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：U469.72;U461.1
【目录】：

• 摘要5-7
• ABSTRACT7-11
• 第1章 绪论11-17
• 1.1 研究背景及意义11
• 1.2 轮毂驱动电动汽车的特点11-12
• 1.3 文献综述12-15
• 1.3.1 国内外轮毂驱动电动汽车研究现状12-14
• 1.3.2 国内轮毂驱动电动汽车研究开发现状14-15
• 1.4 研究内容15-17
• 第2章 电机模型构建17-25
• 2.1 电机的选择17-19
• 2.2 永磁同步电机的数学模型19-21
• 2.3 永磁同步电机Simulink建模与仿真21-24
• 2.4 本章小结24-25
• 第3章 垂向机-电耦合振动仿真25-41
• 3.1 轮毂驱动电动汽车垂向动力学模型的建立25-26
• 3.2 路面模型26-27
• 3.3 非簧载质量的增加对车辆垂向性能的影响27-30
• 3.4 电机转矩波动干扰下的机-电耦合振动仿真30-34
• 3.5 不同车速下车辆垂向机-电耦合振动对比分析34-37
• 3.6 变速工况下机-电耦合振动仿真分析37-40
• 3.7 本章小结40-41
• 第4章 轮毂驱动电动汽车动力学模型的建立41-57
• 4.1 动力学方程的建立方法41-43
• 4.2 整车动力学模型的建立43-55
• 4.2.1 车体动力学模型44-45
• 4.2.2 悬架模型45-48
• 4.2.3 电动轮模型48-51
• 4.2.4 轮胎模型51-55
• 4.3 整车Simulink仿真模型55-56
• 4.4 本章小结56-57
• 第5章 整车操纵稳定性仿真分析57-67
• 5.1 线性二自由度车辆操纵稳定性建模与仿真57-59
• 5.2 非线性十四自由度车辆操纵稳定性仿真分析59-66
• 5.2.1 角阶跃输入仿真分析60-61
• 5.2.2 正弦波输入仿真分析61-63
• 5.2.3 三角波输入仿真分析63-66
• 5.3 本章小结66-67
• 第6章 结论与展望67-69
• 6.1 全文总结67-68
• 6.2 展望68-69
• 参考文献69-73
• 攻读学位期间发表的学术成果73-74
• 致谢74

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