四轮独立驱动电动车控制系统设计与研究

四轮独立驱动电动汽车由于采用4个轮毂电机作为驱动电机,车轮的转速和转矩可以通过电机反馈得出,能够实现单个车轮的独立控制,在车辆控制策略制定、主动控制安全和制动能量回馈等方面具有明显优势。通过驱动力矩和和制动力矩的合理计算和分配控制以达到提高整车经济性能的目的;通过轮速补偿估算策略,使得四轮独立驱动电动车的滑转率计算更加准确,对于提高车辆行驶安全性具有十分重要的价值。     

电动汽车用高效回馈制动控制策略

为了提高电动汽车再生制动能量的回收和利用效率,在分析电动汽车典型循环工况制动时驱动电机的工作特点,并在同步旋转坐标系下考虑铁损的感应电机动态数学模型制动时能量转换关系的基础上,提出了基于损耗模型的高效制动效率优化控制策略。根据制动时的车速和制动转矩需求,重新分配感应电机的转矩和励磁电流,并结合给出的电动汽车前后轮制动力分配方案,可实现制动能量的高效回收利用。通过仿真软件ADVISOR中的对比仿真结果验证了控制策略的有效性,制动能量回收率有明显改善,提高了电动汽车电驱动系统效率,有利于合理利用其有限的能量延长电动汽车续驶里程。     

分布式电驱动车辆回馈制动控制策略研究

回馈制动能有效提高分布式电驱动车辆的能量效率。论文分析了分布式电驱动车辆回馈制动系统的结构、电机的性能及制动法规的约束条件,提出了基于非线性规划方法的最大能量回馈制动控制策略,并结合回馈制动系统的特性分析了制动力分配的特点。通过仿真分析了典型制动过程及典型工况循环的制动能量回收效果,结果表明,与理想制动力分配策略相比,本文提出的回馈制动控制策略能获得更高的能量回收效率。     

轮驱纯电动汽车能量回馈制动控制

以无刷直流电机(BLDCM)四象限运行特性为基础,驱动轮电机驱动转矩和回馈制动转矩均采用基于离散滑模转矩观测的直接转矩控制(DTC),驱动和回馈制动切换简单方便,同时提高电池利用率和车辆制动性能。搭建基于DTC的车辆驱动轮仿真模型和实验台架,结果表明该控制策略满足回馈制动要求,验证了方案的可行性。     

永磁轮毂电机技术发展综述

电传动技术是车辆实现全电化的重要基础,电驱动系统是电动车辆的动力核心,而轮毂电驱系统是电驱动系统的终极驱动形式,轮毂电机的性能在轮毂电驱系统中具有决定性作用。首先,该文介绍了轮毂电驱系统的结构形式,对不同磁场类型的轮毂电机的优缺点进行了分析;其次,调研了目前市场主流轮毂电机产品的性能参数,为轮毂电机的研发提供参考目标;然后,针对轮毂电机高功率/转矩密度、宽转速运行范围、高运行效率和高可靠性等需求,分别调研了径向磁场、轴向磁场和横向磁场等不同类型的永磁轮毂电机的研究现状;最后,展望了不同磁场类型的永磁轮毂电机的发展方向。     

开关磁阻轮毂电机非线性建模及驱动控制仿真

针对开关磁阻轮毂电机气隙偏心产生的不平衡径向力对车辆平顺性造成的不利影响,提出一种基于电流斩波的脉冲调制控制（PWM）的方法抑制开关磁阻轮毂电机不平衡径向力,从根本上改善车辆平顺性。首先通过Ansoft Maxwell 对一台8/6极四相开关磁阻电机进行有限元分析,在获取电机特殊位置电感数据的基础上,采用傅里叶级数拟合的方法建立开关磁阻电机非线性模型,并与有限元分析结果做对比验证了该模型的准确性。在此基础上建立开关磁阻轮毂电机驱动模型和轮毂电机驱动电动汽车机电耦合一体化模型,将所提出基于电流斩波的PWM控制方法与传统电流斩波控制方法对车辆平顺性影响做对比,仿真结果显示基于电流斩波的PWM控制方法能有效降低开关磁阻轮毂电机不平衡径向力的大小,在提高电机输出转矩的同时改善轮毂电机驱动电动汽车平顺性。     

轮毂电机驱动技术研究概况及发展综述

轮毂电机驱动技术代表着新能源汽车驱动系统的重要发展方向。介绍了轮毂电机驱动电动汽车的特点,总结了轮毂电机驱动技术要求及驱动形式,简要对比分析了国内外轮毂电机驱动形式的研究概况。提出了轮毂电机驱动技术亟待解决的关键问题,探讨了降低非簧载质量、抑制垂向振动效应、降低轮毂电机转矩脉动等方面的核心技术,预测了轮毂电机驱动技术的发展趋势。     

一种电动汽车能量高效回馈制动方法

为提高电动汽车的能量利用率,提出了一种将可变电压系统作为电机驱动系统实现能量回馈的方法,利用可串并联切换的超级电容器组与双向直流功率变换器相结合,采用了2种回馈制动模式的控制策略,提高了电机到驱动系统电源之间能量流的传递效率和变换效率,实现了速度大范围变化的能量回馈。与常规制动方法相比,上述方法具有驱动系统体积小、成本低、能量回馈效率高的特点,通过计算机仿真对采用不同回馈制动方法时的3种情况进行了对比分析,仿真结果验证了该方法的可行性和有效性。     

四轮毂电机电动车的电子差速控制方法

为了实现四轮独立驱动电动车电子差速系统,通过对电机驱动理论及传统电子差速方法进行分析,提出了基于4台无刷直流轮毂电机的控制方案,给出了控制器总体设计思路.采用全轮转向方式,利用Ackermann-Jeantand转向模型,计算了电子差速过程中随着转向角度变化的各个车轮的车速,同时分析了转向时转向轮之间的转矩分配问题.给出了电动车行驶时的四轮速度一致性协调方案,研究了车辆匀速运行和加减速运行时的工作状态,并确定了四轮驱动电动车转向时的电子差速控制策略.通过4台700W的8对极电机进行了仿真和空载实验,实验结果表明,电动车控制器设计合理,系统具有良好的动态性能;电子差速系统控制策略正确,能够满足四轮独立驱动电动车的行驶要求.     

轮毂电机产业化难点简析

轮毂电机的显著优势及特点是将动力、传动和制动系统高度集成于轮毂内部,可使搭载车辆减省离合器、变速器、传动轴、差速器、分动器等驱动部件,从而降低质量、提高效率、简化底盘结构、提升车内可用空间。但轮毂电机的产业化之路,仍有诸多瓶颈尚需解决。结合轮毂电机相关技术、成本、制造、市场等难点简要分析,探讨了轮毂电机产业化发展思路。     

电动汽车轮毂电机技术的发展现状与发展趋势

轮毂电机具有结构紧凑、传动效率高、控制和转向灵活等优点。由轮毂电机驱动的电动汽车是新能源汽车重要的发展方向。通过各种电机的对比,认为永磁同步电机效率高、功率密度高、可靠性好,是轮毂驱动电机一个较好的选择。总结了电动汽车轮毂电机国内外的应用概况,介绍了轮毂电机电磁设计优化、控制策略及散热方式和结构方面进行的研究和工作,最后探讨了我国电动汽车轮毂电机研究中存在的问题,展望了轮毂电机未来的发展方向。     

基于电动汽车半轴特性的电液复合制动协调控制方法

集中驱动式电动汽车的传动机构中,半轴特性会导致车辆紧急制动时利用电机进行车轮滑移率的精确控制变得困难。针对该类纯电动汽车,建立相应动力总成模型,在频域内分析电机制动力的传递特性及其对制动效果的影响;利用扩展卡尔曼滤波器进行半轴力矩的状态估计;提出两种车辆紧急制动工况下的电机—液压制动力协调控制方法,包括以液压制动为主、电机制动为辅的液压制动力动态控制方法以及以电机制动为主、液压制动为辅的半轴力矩补偿控制方法。仿真及台架试验结果表明,所提出的半轴力矩补偿控制方法可大大降低半轴特性对电机防抱死制动控制效果的不良影响,能够充分利用电机进行车辆的紧急制动;与传统摩擦制动防抱死控制相比,提升了整车制动效果,并降低了摩擦制动系统的要求。     

纯电动汽车蓄电池-超级电容复合能源系统研究

为弥补现有纯电动汽车单一能源的不足,采用蓄电池为主超级电容为辅的复合能源系统,通过对车辆动力性、续驶里程、制动能量回收等约束的分析,对复合能源进行参数匹配;考虑超级电容电压与其容量和效率的关系,将超级电容电压、蓄电池SOC和车辆需求功率作为输入量制定模糊控制策略;为避免一次行驶路况结论的片面性,在UDDS路况进行多次循环仿真直至蓄电池放电结束。结果表明,所采用的蓄电池——超级电容复合能源系统参数匹配方法和模糊控制策略能够很好的满足纯电动汽车在完整放电行驶中对能源系统能量和功率的需求,能够有效回收利用再生制动能量,提高能源系统效率,提高车辆动力性能和经济性能,起到延长蓄电池使用寿命的作用。     

基于室内台架的电动汽车行驶工况仿真及测试

电动汽车行驶工况仿真台架系统由牵引电机-测功机试验台架、动力电池组及管理系统和计算机数据采集及控制系统组成。台架系统模拟实验时,将电动汽车的车辆参数及行驶工况输入到计算机进行处理,由开发的测试软件实时计算出模拟行驶工况运行时的电机负载扭矩,并通过接口电路输出到测功机,控制测功机加载扭矩的变化,从而实现对牵引电机的变负荷控制。试验表明,台架系统能够真实地模拟汽车的行驶工况运行状态,并在不同的行驶工况下测试电动汽车的续驶里程及能耗。     

具有能量回馈的混合动力汽车电动机控制器设计

设计了以TMS320LF2407作为中央处理器的无刷直流电动机控制器,并将该控制器应用于混合动力汽车的驱动系统中。控制器设计为转矩控制方式,给汽车提供连续可调的起动、助力和制动转矩;为了提高能源的利用率,控制器采取能量回馈制动的方式,将制动时的能量回馈到电池。实验结果表明,控制器控制性能好、结构简单、工作可靠,可以很好地满足混合动力汽车的驱动要求,并能够和汽车其它各功能部分协调地工作。     

基于模糊PI及矢量变换控制方法的电动车驱动系统工况适应性研究

永磁电动机作为电动汽车的驱动电机,其控制方法和机械特性直接决定了电动汽车的运行性能。基于电动车驱动系统性能测试平台,通过电子负载模拟运行工况,对电动车驱动系统的工况适应性进行了分析和研究,并分析和推导了永磁电动机的数学模型,设计了模糊PI控制系统器,采用速度电流双闭环的矢量控制方法驱动电机。经仿真和实验证明了该控制系统的合理性以及控制方法的可行性且能有效地降低电动汽车的加速时间,解决电机转速控制精度低、转矩脉动大的问题。     

一种再生制动控制策略的实验与仿真分析

再生制动是目前电动汽车的研究热点。以制动时电机制动转矩恒定及启动时超级电容电能优先利用为目的,设计了一种新的再生制动主电路拓扑结构和控制策略。在Simulink仿真环境下搭建系统数学模型,在理论上对再生制动系统进行仿真和研究,最后分析对比实验和仿真数据。结果表明,此再生制动控制策略在车辆制动过程中能够有效地控制电机制动转矩和回收动能,提高了电动汽车的续驶里程。     

Dynamic driving/braking force distribution in electric vehicles with independently driven four wheels

A novel algorithm for the dynamic driving/braking force distribution is proposed for electric vehicles (EV) with four in‐wheel motors. In such EVs, the vehicle lateral motion can be controlled by a yaw moment, generated by the torque difference between wheels. This method is known as DYC (Direct Yaw moment Control) in ordinary engine vehicle engineering; however, the torque difference can be generated more directly with in‐wheel motors. One problem of DYC is its instability on slippery roads, such as wet or snowy asphalt. To achieve high stability, the loads of wheels are preferably equal. The load on each wheel can be evaluated as the square root of the sum of squares of driving/braking force and side force. Therefore, the driving/braking forces, or motor torques, should be distributed depending on the side forces of the wheels, to minimize the load imbalance between wheels. The proposed algorithm can solve this optimization problem approximately with little calculation cost, and thus this method can be applied for real‐time calculation within a control period. Approximate solutions obtained with the proposed method are evaluated by comparison with numerical solutions that require much calculation time. The difference between these solutions is shown to be negligible, indicating the effectiveness of the proposed method. © 2001 Scripta Technica, Electr Eng Jpn, 138(1): 79–89, 2002