四轮独立驱动轮毂电机电动汽车研究综述

基于轮毂电机驱动的电动汽车是未来汽车的重要发展方向,而针对四轮独立驱动轮毂电机电动汽车的发展和国内外研究现状,论文进行了综述。首先介绍了轮毂电机和轮毂电机电动汽车结构和控制特点,对四轮独立驱动轮毂电机电动汽车国内外研究概况进行了说明,最后指出从产品化角度四轮毂电机电动汽车在稳定性控制、城市工况节能控制方面进行深入的理论研究和实践探索,而充分发挥其控制优势进行基于驾驶员特性的智能控制是未来研究的重要内容。     

四驱电动汽车驱动力分配阶梯式模型预测控制

考虑四轮驱动轮毂电动汽车驱动力分配优化控制问题,提出一种用于驱动力分配的阶梯式模型预测控制(MPC)算法。首先基于七自由度整车动力学模型,建立四轮驱动力分配系统状态空间模型。再考虑四轮驱动力分配过程汽车跟踪性能、能耗性能、直线行驶和稳定性要求,并结合过程约束条件定义有限时域最优控制问题。为降低最优控制问题的在线计算量,引入阶梯式控制策略,参数化预测时域内的控制输入变化量,压缩最优控制问题的优化变量的个数,建立适用于驱动力分配的快速模型预测控制算法。仿真结果验证笔者驱动力分配预测控制算法的有效性和优势。     

用于电动轮驱动汽车的差动助力转向

根据电动轮汽车的各轮独立驱动特点,提出一种针对电动轮汽车的新型助力转向方式。着重讨论了差动助力转向的基本原理和可行性。应用Matlab及Simulink建立了整车和转向系模型,给出了目标扭矩分配的特性曲线及左右转向轮的扭矩输出的控制算法,并进行了仿真验证。结果表明:对于电动轮驱动汽车,所提出的差动助力转向方法满足了转向轻便和驾驶路感要求,可以在保留传统机械转向系的前提下,成功应用于四轮独立驱动的电动汽车,提高电动轮汽车整车性能优势并降低成本。     

电动轮车电子差速控制的试验研究

电动轮车是一种新型的采用电动轮驱动的电动汽车,电子差速控制是其关键技术之一。针对4轮独立驱动的低速电动轮车,在利用Ackerman转向模型对其转向时的4轮差速关系进行理论分析的基础上,通过推行转向试验确定了不同方向盘转角时的4轮差速关系,据此采用四路并行的轮边电机转速PID闭环控制实现了4轮的电子差速。实际道路工况的实车试验验证了所提出的基于推行转向试验确定4轮差速关系的电动轮车电子差速控制方法的有效性。     

四轮轮毂电动车多驱动模式下稳定性研究

以四轮轮毂驱动电动汽车为研究对象,提出了一种可同时适用于对两轮独立驱动模式和四轮独立驱动模式的车身稳定控制算法。该算法采用双层控制结构,包括直接横摆力矩控制层和力矩分配层。在直接横摆力矩控制层,设计了一种基于模糊控制的直接横摆力矩控制器以计算车身稳定控制所需的附加力矩;在力矩分配层,设计了针对两轮独立驱动和四轮独立驱动两种不同驱动模式的力矩分配算法。最后,通过Matlab/Simulink和CarSim的联合仿真验证了该算法的有效性。     

分布式双电机后驱电动汽车横摆工况下转向特性研究

本文针对双电机后轮驱动电动汽车展开研究,采用基于ACKERMNN和JEANTAND理论建立的转向模型进行低速工况下的转向分析,根据驾驶员驾驶习惯建立了低速转向行驶模型,并与转向模型算法联合,利用matlab/simulink进行仿真,研究横摆工况下车速与前轴转向角度对车轮速度的影响特性.结果表明:在低速且转角不过大的横摆工况下,四轮轮速按理想情况分配且保持较高的控制精度,实现了电子差速效果,为双电机后驱电动汽车驱动控制系统的研究与开发提供了理论基础.     

低速四轮毂电动汽车电子差速控制仿真

汽车电动化是汽车发展的必然趋势,轮毂电机驱动电动汽车作为纯电动汽车的杰出代表,而电子差速控制系统是轮毂电机驱动电动汽车的基本配置之一.针对低速四轮毂电动汽车,对其电子差速控制系统进行了研究,提出了一种基于转速和滑移率联合控制的电子差速控制策略,通过Ackermann jeantand转向模型计算车轮参考转速,利用逻辑门限值的方法对车轮滑移率进行控制,进而得到车轮的目标转速.建立"魔术公式"轮胎动力学模型得到了车轮的最佳滑移率,然后建立Ackermann jeantand转向模型,利用该模型计算出车辆转弯时四个车轮的参考转速,设计了电子差速控制系统,仿真结果表明该控制系统可有效的实现差速转向,并且使车轮的滑移率控制在0～14%.     

电动轮驱动车辆电子差速技术研究

电动轮驱动式电动汽车是一种新的电动汽车型式,电子差速是其一项关键的技术。针对两前轮独立驱动的电动轮汽车,在利用Ackermann&Jeantand转向模型对其转向时的两前轮差速关系进行理论分析的基础上,通过Matlab/Simulink软件仿真分析确定了不同方向盘转角时的两前轮差速关系,据此设计了两前轮电子差速模拟试验台架,并采用一驱动电机力矩控制,另一驱动电机速度控制的PID闭环控制模式实现两前轮的电子差速。台架模拟试验验证了所提出的两前轮电子差速控制方法的有效性。     

双电机四驱电动汽车自适应复合防抱死控制

为了进一步提高双电机四驱电动汽车防抱死控制的响应速度和精度,在电液复合变参数PID防抱死系统的基础上,采用径向基函数神经网络系统对电动汽车电液复合制动系统进行在线辨识,利用车轮滑移率对于电机制动转矩变化的灵敏度信息对PID的控制参数进行滚动优化调整,实现自适应复合防抱死控制。运用离线仿真和快速控制原型在环实时实验对控制算法和在线实时控制效果进行了验证,结果表明:改进的控制算法提高了系统的控制精度和响应速度,而且满足控制系统的实时性要求。     

基于 PID 控制的月面巡视探测器坡度行驶仿真分析

通过月面巡视探测器爬坡轮与地面的相互作用分析,建立月面巡视探测器坡度行驶地面力学模型。根据双闭环直流调速系统工作原理,采用位置式PID控制算法编写了电机驱动仿真模块,并将电机驱动仿真模块融合到月面巡视探测器多体动力学仿真体系中,构建了完整的月面巡视探测器动力学仿真系统。对月面巡视探测器坡度行驶工况进行仿真分析,初步实现了对月面巡视探测器动力学模型的验证,为月面巡视探测器驱动控制算法、运动规划和路径规划仿真提供技术支持。     

基于DYC-TCS的电动轮轿车在低附着路面起步性能

针对汽车在左右两侧车轮附着系数明显不同的情况下,直线加速行驶时,易出现摆尾等失控现象,根据电动轮式四轮驱动汽车驱动力矩独立可控的特点,提出基于PID控制算法,结合DYC-TCS控制策略,控制内、外侧车轮的驱动力矩,实现整车操纵稳定性最优.在Adams/View中建立了四轮驱动汽车的模型,与Simulink进行了联合仿真.结果表明:汽车在左右两侧车轮附着系数明显不同的情况下,进行直线加速试验时,采用DYC-TCS控制策略,明显优于传统的无DYC-TCS控制策略的方案,也优于仅有TCS控制的方案.采用DYC-TCS策略后,最大横摆角速度仅为传统的无DYC-TCS控制策略方案的4%,最大侧向位移仅为5%.     

Review: Research Progress for Electric Vehicle Hub Motor Driving Technology

综述：电动车辆轮毂电机驱动技术研究进展

李军求,刘吉威,孙超,孙逢春*

（电动车辆国家工程实验室,北京理工大学,北京 100081）

中文说明：

电动车辆轮毂电机驱动技术因其高效率、高操控性、高集成度、整车轻量化等优势,成为底盘技术的一个新兴热点。本文总结了轮毂电机驱动技术的发展现状。首先,对近年来轮毂电机驱动产品进行了总结,并对不同应用场景下轮毂电机驱动方案提出了建议。接下来对轮毂电机驱动系统的集成设计、热优化、轻量化和强度优化等关键技术进行概述。考虑到轮毂电机驱动系统的高响应精度和零延迟特性,结合先进的分布式动力学控制技术可以进一步提高整车性能,本文还对现有轮毂电机驱动车辆的底盘动态控制技术进行了回顾总结。最后结合汽车电气化、智能化、网络化的发展趋势和研究,对轮毂电机驱动技术的发展方向做出了几点展望。

关键词：轮毂电机驱动,研究现状,集成优化技术,控制技术,发展方向

     

四轮转向汽车的模型跟踪自适应控制

将模型跟踪自适应控制理论应用于四轮转向汽车控制策略研究,在建立车辆转向理想跟踪模型的基础上, 提出一种基于模型跟踪自适应控制技术的四轮转向,并对所设计的控制器进行仿真分析与对比.通过仿真分析,从理论上验证了基模型跟踪自适应控制理论所设计的控制器可以适用于汽车的四轮转向系统,能很好地跟随理想车辆转向模型,有利于提高车辆的操纵稳定性.     

Control allocation algorithm for over-actuated electric vehicles

A control allocation algorithm based on pseudo-inverse method was proposed for the over-actuated system of four in-wheel motors independently driving and four-wheel steering-by-wire electric vehicles in order to improve the vehicle stability. The control algorithm was developed using a two-degree-of-freedom(DOF) vehicle model. A pseudo control vector was calculated by a sliding mode controller to minimize the difference between the desired and actual vehicle motions. A pseudo-inverse controller then allocated the control inputs which included driving torques and steering angles of the four wheels according to the pseudo control vector. If one or more actuators were saturated or in a failure state, the control inputs are re-allocated by the algorithm. The algorithm was evaluated in Matlab/Simulink by using an 8-DOF nonlinear vehicle model. Simulations of sinusoidal input maneuver and double lane change maneuver were executed and the results were compared with those for a sliding mode control. The simulation results show that the vehicle controlled by the control allocation algorithm has better stability and trajectory-tracking performance than the vehicle controlled by the sliding mode control. The vehicle controlled by the control allocation algorithm still has good handling and stability when one or more actuators are saturated or in a failure situation.     

电传动车辆轮毂电机恒转矩弱磁控制策略

为了实现电传动装甲车用轮毂电机的高性能控制,开展先进的矢量控制方案研究. 为了获得良好的转矩、转速动态性能,采用转矩控制模式,设计基于全阶滑模观测器的电磁转矩估计方法. 基速以下,驱动系统采用最大转矩电流比（MTPA）控制策略,当转速大于基速时,结合轮毂电机的控制需求,提出并设计新颖的恒转矩前馈结合电压反馈的电流补偿弱磁控制方案. 基于90 kW内置式永磁同步电机（IPMSM）开展实验研究. 结果表明,所设计的转矩观测器能够保证较高的观测精度,误差基本小于5 N·m;电机转矩的跟随性能较好,动态误差小于5%;电机能够由MTPA运行模式平滑过渡到弱磁模式,严格按照所规划的弱磁路线运行. 在运行过程中,轮毂电机的转矩控制性能良好,转速响应快,能够满足电传动车辆的控制需求.     

电动汽车盘式轮毂永磁电机设计

为了合理地设计盘式轮毂永磁电机,利用盘式永磁电机对电动汽车轮毂进行了研究.在对电动汽车特性要求以及电机结构、材料、特点分析的基础上,选用盘式无铁芯永磁同步电机作为电动汽车轮毂直驱电机.为选择理想的电机参数,通过理论分析的方法对轮毂式电动汽车总体动力性能进行分析计算,讨论了决定轮毂电机选择的电动汽车3项主要性能指标：最高车速、加速时间与最大爬坡度.根据电动汽车的性能要求,最终合理地确定了轮毂电动机的功率、转速与转矩,给定了轮毂电动机的主要参数,为轮毂盘式电机的设计提供了依据.     

纯电动汽车驱动系统电压解耦矢量控制仿真研究

分析矢量控制及空间矢量脉宽调制理论的基础之上,基于Maflab／Simulink建立了电动汽车驱动系统用异步电机转子磁场定向的电压解耦矢量控制系统模型。最后以实际纯电动汽车驱动系统为例对模型进行仿真分析,结果表明该驱动系统具有良好的稳态、动态性能,验证了仿真模型的正确性和控制算法的有效性,对于纯电动汽车驱动系统的参数设计具有一定的指导意义。     

电动汽车用无刷直流电机控制器设计

针对四轮独立驱动电动汽车所用电机须调速性好、可靠性高的特点,从工程应用出发,设计一种以dsPIC及MC33035为核心的无刷直流电机控制器。阐述控制方案及工作原理,给出了硬件电路组成和调速方法。把该控制器运用到自行研制的四轮独立驱动电动汽车上进行测试,其结果表明,该控制器不仅具有响应速度快、调速性能好和稳定性高的特点,而且开发成本低,具有广泛的应用价值。