【摘 要】
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四轮驱动电动车因其能够充分发挥出电动车灵活转向、车轮转矩独立可控的优势,已经成为汽车领域研发的重点。目前针对电动车驱动技术及其横摆稳定性问题已有大量研究,但对于特殊驱动结构形式电动车的相关研究尚比较缺乏。对角驱动结构形式将驱动电机成对角形式布置,协调分配了电动车的底盘质量,增加了整车通过性能。本文基于某科研项目的实际需求,设计一款结构简单、转弯半径小以及适用于狭窄路面运输服务的分布式对角驱动低速电
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四轮驱动电动车因其能够充分发挥出电动车灵活转向、车轮转矩独立可控的优势,已经成为汽车领域研发的重点。目前针对电动车驱动技术及其横摆稳定性问题已有大量研究,但对于特殊驱动结构形式电动车的相关研究尚比较缺乏。对角驱动结构形式将驱动电机成对角形式布置,协调分配了电动车的底盘质量,增加了整车通过性能。本文基于某科研项目的实际需求,设计一款结构简单、转弯半径小以及适用于狭窄路面运输服务的分布式对角驱动低速电动车,并对其行驶过程中的横摆稳定性进行研究。本文进行了如下研究工作:首先,基于项目实际需求,进行了分布式对角驱动低速电动车的总体设计,主要包括电控系统、驱动系统和底盘系统等部分的设计。通过软件进行整车三维建模、分析及优化,根据输出的图纸进行了加工、组装和调试,最终完成了实车平台的搭建,并进行了对角驱动结构形式可行性的实车验证。其次,基于实车平台的驱动结构形式以及主要车体结构参数,在Car Sim软件中建立了分布式对角驱动低速电动车车辆模型。根据驱动电机的主要性能参数及运动方程,在Simulink中建立了采用转矩PID控制算法的无刷直流驱动电机模型。然后,基于双层控制架构的思想,设计了针对分布式对角驱动低速电动车的横摆稳定性控制策略。上层采用滑模控制设计了横摆稳定性控制器,采用模糊增量式PID控制设计了车速跟随控制器;下层基于整车前、后轴载荷的动态分布,同时还考虑了驱动电机能够输出转矩的最大值以及路面附着条件等因素对驱动转矩分配的影响,设计了转矩分配控制器。最后,通过设置Car Sim软件的输入、输出接口,形成了Car Sim与Simulink相结合的控制策略仿真平台。基于此平台,进行了分布式对角驱动低速电动车的横摆稳定性控制策略仿真验证,具体包括角阶跃工况下不同路面附着系数仿真、双移线工况下不同行驶车速仿真以及蛇形工况下不同转矩分配方法仿真。仿真结果表明,本文采用的对角驱动结构形式能够进行动力学仿真,进一步验证了这种驱动结构形式的可行性,并且设计的横摆稳定性控制策略能够保证分布式对角驱动低速电动车有较好的横摆稳定性。
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