四轮驱动电动汽车性能仿真与实验研究北大核心CSCD

针对四轮驱动电动汽车性能优化问题,为提高电动汽车的动性能,减少污染,对动力系统各部件的参数进行选择及匹配,是设计中的重点。采用汽车动力学分析确定既要满足可行性又要具有良好的可靠性。采取建模仿真与实验相结合,参照某单轴驱动电动样车,对四轮轮毂电机电动汽车的动力系统进行匹配计算;利用Crusie分别建立了样车及轮毂电机电动汽车模型。样车实验数据与仿真结果表明,模型参数匹配合理,四轮驱动电动汽车动力性能优于单轴驱动电动汽车。     

四轮独立驱动电动汽车单轮失效稳定性控制

为了解决四轮独立驱动电动汽车驱动系统失效时的转矩分配问题,提出了一种基于规则的驱动力控制分配策略以保证车辆在出现单轮失效情况下的稳定性和动力性.控制器采用双层控制,包括上层控制和下层控制.在上层控制中,根据驾驶员的输入与车辆状态,采用滑模控制理论计算出控制横摆角速度和质心侧偏角的附加横摆力矩.在下层控制中,根据驱动电机...     

轮毂电机驱动电动汽车预测差速控制策略?

轮毂电机驱动电动汽车采用电子差速控制策略来保证各个驱动轮协调工作,以满足车辆转向过程中的动力性和稳定性需求.为提升车辆转向过程中的动态性能,以两轮毂电机驱动电动汽车为研究对象,提出了一种预测差速控制策略.在所提出的策略中,建立起轮毂电机统一预测模型,以实现对电机转速的长时域预测,保证算法的稳定、可靠运行.同时,构建起与...     

电动汽车低速电气制动防抱死功能的研究

研究电动汽车制动防抱死功能优化问题,电动汽车在冰雪路面上进行纯再生制动时,驱动轮极有可能抱死,从而造成车辆操纵稳定性下降。为解决上述问题,根据驱动电机在基速以下的调速特性,提出了调压调速型电气ABS模型。以单轮电动汽车模型为研究对象,设计了以车轮滑移率为控制目标的滑动模式防滑控制器。在Matlab/Simulink环境下建立了电气ABS仿真模型,仿真结果表明所建模型具有良好的稳定性;同时表明制动过程由初期的反接制动、为主体的中期再生制动及后期的反接制动构成;且制动精度明显高于传统ABS。研究结果对电动汽车再生制动系统的设计具有一定的参考价值。     

电动汽车线控转向系统性能分析与参数优化

研究电动汽车操纵稳定性优化问题,电动汽车采用线控转向系统,可靠性差,成本高.为提高操纵稳定性和主动安全性,提出对设计的线控转向系统的实体结构进行适当简化,建立了电动汽车线控转向系统的动力学模型.然后,研究了电机及减速器等的结构参数对系统频率响应特性和时域响应特性的影响,进行了电动汽车线控转向系统性能分析.最后,对系统的稳定性条件,采用非线性带约束优化算法进行了电动汽车线控转向系统的参数优化仿真.结果表明,经过参数优化后,电动汽车的操纵稳定性大大提高,可用于指导转向系统的参数设计与匹配.     

基于阿克曼原理的4WID/4WIS汽车循迹控制研究

针对四轮独立驱动、独立转向汽车循迹控制精度和转向稳定性兼容问题,同时考虑减小轮胎磨损,延长轮胎使用寿命,本文基于阿克曼转向原理和RBF神经网络PID理论,提出了一种自适应的循迹控制方法.首先,设计了基于RBF神经网络PID理论的自适应转向控制器,用于控制前内轮转角,保证循迹精度;其次,后内轮以减小质心侧偏角为目标进行辅助转向,保证转向稳定性;接着,基于阿克曼转向原理,确定外轮转角,保证各轮侧偏力分配合理;最后,采用同一瞬心法,确定各车轮转速,以减小轮胎滑动率.本文搭建了CarSim和MATLAB/Simulink联合仿真平台,进行了仿真实验,结果表明：本文提出的循迹控制方法,不仅能获得较小的循迹偏差和质心侧偏角,保证了足够的循迹控制精度和转向稳定性,同时还减小了轮胎滑动率,有利于减小轮胎的磨耗.     

基于矢量空间纯电动车三自由度建模与验证

建立电动车运动坐标系,利用矢量空间数学工具和刚体力学原理,建立四轮独立转向、四轮独立驱动的电动车运动学数学模型,模型包含了纵向、侧向、横摆3个自由度。同时根据直流无刷轮毂电机的电气特性建立了轮毂电机的数学模型。模型使用了课题组试验车的参数,在相同的油门输入与方向盘输入的情况下,分别做了实车实验与模型仿真实验,采集两组实验输出的速度、横摆角速度、质心侧偏角数据。通过比较试验车与仿真模型输出的数据验证了数学模型的准确性。利用已经建立的数学模型,研究高速状态下后轮转角对电动车的横摆角速度和质心侧偏角的影响,从实验结果可以看出,实施对后轮转角的控制可以有效改变电动车的横摆特性和质心侧偏角特性。此外,论文对模型的局限性进行了分析,明确该数学模型适用的场合以及使用该模型时应注意的事项。     

基于阿克曼算法的轮毂电动汽车控制方法研究

轮毂电动汽车以其独特的线控转向、线控驱动及线控制动设计,实现了整车的机电一体化控制.以前置前驱、前轮转向的轮毂电动汽车为研究对象,依据阿克曼转向模型原理,实现轮毂电动汽车前轮独立转向及差速系统的控制;同时,根据ABS控制理论,实现对轮毂电动汽车有效制动的控制.以上控制方法经实验验证切实可行.     

基于终端滑模控制的电动汽车转向稳定性研究

针对电动汽车转向时的稳定性问题,以双轮毂电机电动汽车为研究对象,利用线性二自由度车辆模型得到理想参数,提出了基于横摆角速度的终端滑模横摆力矩控制。同时利用Simulink搭建了整车七自由度的车辆模型,通过低速和高速两种情况来进行算法验证。仿真结果表明,上述算法相对于垂直载荷力矩控制和传统滑模控制而言,能够有效的减少目标参数趋于稳定的时间,抗干扰能力强。力矩分配之后输出力矩作用于轮毂电机,便可以有效的保证车辆运行转向时的安全性和稳定性。     

考虑电池寿命的四轮轮毂电动汽车制动能量优化控制

制动能量回收系统能够将动能转化为电能存储到电池中,从而有效提高电动汽车的续驶里程,然而频繁 的制动会引起电池的频繁充电。电池寿命与其工作的外部环境有直接关系,如充放电倍率,电池剩余电量及工作 温度。单纯的制动能量回收并没有考虑回馈制动的时间点,时间长度和制动强度给电池寿命带来的影响,而这些 都是影响电池老化的不可忽略的因素。电动汽车制动过程具有电机制动和液压制动两种制动模式,本文针对制动 工况,对四轮轮毂电动汽车建立了制动模式下的能耗模型和电池寿命模型,设计了电机/液压制动模式协调优化 控制器,旨在同时兼顾电动汽车的能量回收与电池寿命的损耗。基于AMESim/Simulink 联合仿真平台对制动能 量回收给电池寿命带来的影响进行了仿真分析,并对所提出的控制策略进行了仿真验证,与未考虑电池寿命的策 略进行了对比,最后对不同的初始电池荷电状态和不同的制动强度对优化的影响进行了分析。     

四轮轮毂电动汽车航向跟踪自抗扰控制

设计了一种用于四轮轮毂电动汽车航向跟踪的高性能控制策略,采用双层控制结构,包括直接横摆力矩制定层和转矩分配层.在直接横摆力矩制定层,分析了汽车航向的动态模型,并通过数学变换,创新性地设计了两个串联起来的自抗扰控制器,计算出了跟踪设定航向角所需的附加横摆力矩;在转矩分配层,设计了转矩分配算法.通过Matlab/Simulink仿真验证了所设计控制策略的有效性.     

Motion Control of a 6WD/6WS wheeled platform with in-wheel motors to improve its maneuverability

Multi-axle driving mobile platform that are favored in special environments require high driving performance, steering performance, and stability. Among these, six wheel drive and six wheel steering vehicles hereinafter called 6WD/6WS, gain structural safety by distributing the load and reducing the pitching motion during rapid acceleration and braking. 6WD/6WS mobile platforms are favorable for military use, particularly in off-road operations because of their high maneuverability and mobility on extreme terrains and obstacles. 6WD vehicles that use in-wheel motors can generate independent wheel torque without a need for additional hardware. Conventional vehicles, however, cannot generate an opposite driving force on wheels on both sides. In an independent steering and driving system six-wheel vehicles show better performance than conventional vehicles. This paper discusses the improvement of the cornering performance and maneuverability of 6WD/6WS mobile platform using independent wheel torque and independent steering on each wheel. 6WD/6WS vehicles fundamentally have satisfactory maneuverability under low speed, and sufficient stability at high speed. Consequently, there should be a control strategy for improving their cornering performance using the optimum tire forces that satisfy the driver’s command and minimize energy consumption. From the driver’s commands (i.e., the steering angle and accelerator/brake pedal stroke), the desired yaw moment with virtual steering, desired lateral force, and desired longitudinal force are obtained. These three values are distributed to each wheel as torque and steering angle, based on the optimum tire force distribution method. The optimum tire force distribution method finds the longitudinal/lateral tire forces of each wheel that minimize cost function, which is the sum of the normalized tire forces. This paper describes a 6WS/6WD vehicle with improved cornering performance and the results are validated through TruckSim simulations.

     

Steady-state drifting stabilization of RWD vehicles

A control scheme to stabilize rear-wheel-drive (RWD) vehicles with respect to high-sideslip cornering (drifting) steady-states using coordinated steering and drive torque control inputs is presented in this paper. The choice of coordinated control inputs is motivated by the observed data collected during the execution of drifting maneuvers by an expert driver. In addition, the steering and drive torque input variables directly correlate to a human driver's steering wheel and throttle commands. The control design is based on a comprehensive vehicle model with realistic tire force and drive-train characteristics, and validated in a high-fidelity simulation environment.     

后轴双电机扭矩矢量控制研究

车辆的横摆响应受到转向系统、悬架系统、制动系统及驱动系统影响,传统车辆主要以转向输入进行主动控制,随着线控底盘的发展,ESC、后轮转向、扭矩矢量等技术逐步参与到车辆横摆的主动控制中;相对于ESC以制动力差产生横摆力矩,扭矩矢量可在不降低总驱动力的前提下产生横摆力矩,不会引起车辆的制动效应;通过后轴双电机扭矩矢量控制（TVC）产生主动横摆力矩,旨在改善车辆横摆响应,TVC采用前馈与反馈结合控制,基于二自由度车辆模型、目标稳态增益K及横摆角速度-速度修正因子K1建立目标横摆角速度;利用车辆模型逆函数计算横摆力矩前馈值,PID计算横摆力矩反馈值,总横摆力矩转换得到左右车轮纵向力调整量;纵向力调整量与驱动力分量叠加获得左右轮总纵向力;左右轮驱动力过大时可能会受到滑移率、电机扭矩等限制,为保证横摆力矩偏差在要求范围内,需要根据限制情况对左右轮纵向力进行调整;通过仿真验证,TVC可明显改变车辆横摆响应     

电传动履带车辆转向行驶性能仿真分析

该文首先采用一种优选电传动方案建立了新的电传动履带车辆模型。然后在对电传动履带车辆转向行驶基本理论分析的基础上，对电传动履带车辆的转向行驶性能进行了仿真分析。结果表明：履带车辆采用电传动在转向性能方面具有很大的优势，可以实现小半径甚至是原地中心转向，转向为无级的，且转向的灵活性和快速性很好。再生转向时产生的再生能量很大，可以通过控制充分利用再生能量。为在不同的地面情况下提高转向的灵活性和快速性，应尽量在转向前降低车速，使驱动电机在低速大扭矩下工作，由于低速时车辆实现的转向半径可以很小，转向角速度可以很大，从而实现快速、灵活转向。     

汽车驾驶模拟器转向盘回正系统设计

在汽车驾驶模拟器的研发中,对于转向盘回正系统的模拟,可以增强驾驶员操作时的触感,使交通安全实验数据更加可靠.从转向盘回正力矩数学模型研究出发,采用直流力矩电机作为模拟系统中回正力矩的生成部件,设计了整个转向盘回正模拟系统的组成,提出了相应的控制策略.     

电动汽车方向盘绝对角位置传感器的研究

方向盘±720°绝对角位置的测量是轮式驱动电动汽车转矩协调控制解决方案的关键之一.通过16位处理器dsPIC30F6010A与两片TLES012通信,设计了一种基于iGMR的+720°绝对角位置非接触式传感器,并可通过外部中断设置方向盘的回正零点.给出了该传感器的具体实现方案,包括2个从动齿轮的齿数设计,绝对角位置的计...     

Practical active traction control for independent-wheel-drive electric vehicle based on slip-ratio threshold determination

The traditional traction control system (TCS) based on hydraulic braking only works when the wheels are slipping, which will cause the problem of slow response to extreme slip. In addition, the TCS of four-wheel-independent-drive electric vehicle (4WIDEV) is often based on road adhesion characteristics identification or optimal slip ratio identification to implement active control, which is difficult to achieve in engineering. Aiming at this problem, a practical active TCS is proposed in this paper. Firstly, according to the wheel slip state of the front and rear axles, the dynamic transfer of torque between axles is realized to maintain the vehicle propulsion power. Second, the adhesion conditions between road and tire are classified, and two sets of target slip ratio thresholds are formulated for high and low adhesion pavement, respectively. Then the current road adhesion coefficient is estimated by using the advantage that the in-wheel motor torque can be obtained in real-time. Thirdly, the overall framework of the control strategy is established, the logic threshold control algorithm is adopted for tracking the wheel target slip ratio. Finally, the simulation results show that the proposed active TCS can improve the vehicle power and avoid excessive wheel slipping.