四轮独立驱动轮毂电机电动汽车纵向驱动控制研究

来源 :江苏大学 | 被引量 : 1次 | 上传用户:Chunbo_Huang
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四轮独立驱动轮毂电机电动汽车相较于传统的电动汽车具有独特的结构优势,是电动汽车的一个特色发展方向。四轮驱动车辆对比两轮驱动车辆能够更好的利用地面附着,通过对各个轮胎驱动力的合理调节,可以减少能源损耗,并在防止车辆打滑方面也更具优势。因此,如何控制每个车轮上的输出驱动力是四轮独立驱动轮毂电机电动汽车研究的一项关键技术。本文针对四轮独立驱动轮毂电机电动汽车的技术优势,对其纵向运动驱动控制进行深入研究。主要内容如下:(1)通过对汽车纵向运动和电机拖动控制原理的分析,完成了对车辆整车模型、动力学模型、控制模型和电机模型等仿真模型的搭建。建立了基于车速反馈的简单驾驶员模型并进行了仿真验证,实验结果显示该模型能够将驾驶员输入的期望车速转化为最终的输出转矩,并且保证车辆能够在期望车速附近运动。横向综合比较了各个轮毂电机驱动控制策略的优缺点,综合电压控制和转速闭环控制的优点,设计了一种双环控制系统,并通过Simulink仿真实验验证了其可行性和有效性。(2)为了解决车辆纵向行驶过程中前后轴载荷变化引起的车辆失稳问题,本文设计了一种动态调节前后轴分配转矩的控制算法。将车辆纵向行驶分为起步工况、中低速加速行驶工况和高速加速行驶工况,针对不同的工况设置了不同的转矩动态调整比。在起步工况与中低速加速行驶工况车辆可能处在加减速过程中,为了减少控制系统的计算负担,设置转矩动态调整比为定值。在高速加速工况,由于空气阻力的增大,轴荷会向后轴转移,需要针对轴荷转移对驱动转矩进行动态调整,根据实时的前后轴载荷分布对输出转矩进行调整。仿真结果显示,设计的分配算法很好的完成了对输出转矩在前后轴的分配控制,保证在起步和中低速加速工况条件下转矩动态调整比为定值,高速加速工况根据实时载荷变化分配输出转矩。(3)针对车辆直线起步、加速工况下可能会遇到的车轮打滑空转现象,提出一种基于电机与车轮状态参数的驱动防滑模糊控制策略。对基于车轮角加速度信息的车辆打滑状态判断原理进行了分析,并设计了打滑状态判断算法。研究发现车轮所受驱动力与驱动电机输出驱动力矩的导数之比可以帮助我们判断车辆打滑状态。通过模糊控制理论,在所得参数与车轮角加速度的共同作用下实现对轮毂电机输出转矩的调节控制。将本文设计的模糊控制算法与经典的模型跟踪控制算法进行对比,发现本文设计的模糊控制算法,不仅在防滑控制效果方面与模型跟踪控制基本相同,还能很好的兼顾车辆行驶时的动力性能。(4)搭建CarSim/Simulink联合仿真实验平台,对整车的纵向运动控制算法进行仿真实验验证。最终的结果符合既定的控制目标,在起步工况和低速加速行驶工况下有比较良好的防滑控制效果,并且能偶保证其按照给定的转矩动态调整比向前后轮输出转矩。在高速加速工况下按照前后轴的实时载荷分布对前后轮输出转矩进行控制,并且也保证了其良好的驱动防滑控制效果。
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