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.     

轮毂电机电动汽车电子差速低速转向控制仿真

针对轮毂电机独立驱动电动汽车电子差速的问题进行研究,通过对轮毂电机驱动和传统汽车的差速装置驱动进行比较分析.根据阿克曼汽车转向模型和各个轮毂电机独立可控,提出基于MATLAB/simulink搭建汽车理想状态下的转向仿真建模.仿真结果表明:Ackermann-Jeantand转向几何模型可以计算出给定方向盘角度下的各个车轮的实际速度,进而分别控制各个轮毂电机的转速实现电动汽车电子差速的目的,满足汽车低速转向的要求,对进一步研究电动汽车独立转向电子差速等问题具有一定的借鉴意义.     

双激励下轮毂电机悬置构型对电动车平顺性的影响

为解决轮毂电机引入电动汽车使车辆垂向负效应加剧的问题,研究路面激励和电机垂向激励耦合下轮毂电机悬置构型对车辆垂向性能的影响. 综合分析国内外电动汽车构型影响规律,比较两种分别以电机定子和电机整体悬置作为动态吸振器车辆构型的平顺性,搭建双重激励计算模型选择优选方案,以车辆平顺性指标均方根值最小为优化目标,应用NSGA-Ⅱ算法对优选方案中动态吸振器的橡胶衬套刚度和阻尼进行优化设计,得到满足要求的构型和匹配参数,并对优化后的车辆构型进行仿真验证. 研究结果表明:两种悬置方案都缓和了由于轮毂电机引入带来的负面效应,而对择优选出的电机整体悬置方案优化后可使车身加速度降低38.53%,轮胎动载荷下降7.94%. 仿真结果证明,针对路面和电机双重激励提出的优化构型及参数,改善了轮毂电机驱动电动汽车的垂向负效应,提高了车辆平顺性和安全性.     

线控四轮独立驱动轮毂电机电动车集成控制

从提高车辆操纵稳定性的角度,基于模型预测控制理论对线控四轮独立驱动轮毂电机电动车进行主动转向(AFS)、直接横摆力矩(DYC)和主动悬架(AS)的集成控制研究。采用分层集成控制结构,设计了模型预测控制器。研究了驱动力矩控制分配规则和AS控制方法,实现了AFS/DYC的水平集成控制和AFS/DYC/AS的全局集成控制,并通过仿真实验对算法进行了验证。仿真结果表明:集成控制算法能够实现车辆有效跟踪期望值,提高车辆极限工况的稳定性和主动安全性。     

基于Simulink的四轮轮毂电机电动汽车仿真模型开发

针对四轮轮毂电机电动汽车控制算法验证需要,基于Matlab／Simulink建立了15自由度四轮轮毅电机电动汽车模型。模型采用模块化设计,给出了动力学模型方程、整车模型框图和各模块建模方法,并通过商用软件Carsim进行模型验证。验证表明：该模型具仃较高精度,可为控制算法改进及验证提供良好平台。     

轮毂电机电动汽车主动悬架约束状态反馈H∞控制

为了控制轮毂电机偏心和其他不可预见因素对电动汽车平顺性的影响,研究了主动悬架约束状态H_∞控制对轮毂电机电动汽车随机路面平顺性改善问题。基于标准状态反馈H_∞控制,建立了约束状态反馈H_∞控制的线性矩阵不等式表示。考虑路面和电机偏心共同作用建立了包含主动悬架的轮毂电机电动汽车四自由度平面模型,实现了轮毂电机电动汽车主动悬架约束状态反馈H_∞控制设计。应用Matlab/Simulink开发了轮毂电机电动汽车主动悬架约束状态反馈H_∞控制仿真模型,通过其实现了主动悬架和被动悬架的随机路面平顺性仿真与比较。研究结果表明,轮毂电机偏心会影响主动悬架的改善能力,主动悬架约束状态反馈H_∞控制改善了轮毂电机电动汽车随机路面平顺性。     

基于单边盘式电机的新型集成化电动车轮

电动车轮技术是下一代纯电动汽车分布式动力系统的关键技术和热点研究领域。分析了电动车轮的几种典型结构及特点,指出集成化轮毂直接驱动是电动车轮技术的发展方向。针对现有轮毂驱动方案的不足,提出了一种基于单边盘式永磁电机轮毂驱动的集成化电动车轮新结构。开展了轮毂电机的3D电磁场有限元仿真研究,分析了新型车轮的机械特性。所提出的电动车轮具有功能集成度高、转矩大、重量轻等突出优点,为该进一步深化研究奠定了基础。     

采用轮毂电机的四轮电动汽车性能分析

电动汽车的推进系统一般由高速低转矩电动机和齿轮箱、变速箱、差速器等部件组成,驱动轮与电动机的间接耦合可以使电动机工作在最大效率点附近。为减少机械部件、减轻重量和增加空间,在推进系统中可以使用轮毂电机代替单台高速低转矩电机。使用轮毂电机的推进系统可以是两轮驱动、四轮驱动或其他驱动方式。然而,轮毂电机在全速度范围内工作时,不能确保电动机一直工作于最大效率点。通过分析四轮驱动轮毂电机的特性,对比城市交通的电动汽车推进系统的效率、重量和成本,得出混合驱动方式性能更好的结论。     

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。     

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。     

Combined Control Allocation and Sliding Mode Control in the Dynamic Control of a Vehicle with Eight In-Wheel Motors

An eight wheel independently driving steering (8WIDBS) electric vehicle is studied in this paper. The vehicle is equipped with eight in-wheel motors and a steer-by-wire system. A hierarchically coordinated vehicle dynamic control (HCVDC) system, including a high-level vehicle motion controller, a control allocation, an inverse tire model and a lower-level slip/slip angle controller, is proposed for the over-actuated vehicle system. The high-level sliding mode vehicle motion controller is designed to produce desired total forces and yaw moment, distributed to longitudinal and lateral forces of each tire by an advanced control allocation method. And the slip controller is designed to use a sliding mode control method to follow the desired slip ratios by manipulating the corresponding in-wheel motor torques. Evaluation of the overall system is accomplished by sine maneuver simulation. Simulation results confirm that the proposed control system can coordinate among the redundant and constrained actuators to achieve the vehicle dynamic control task and improve the vehicle stability.     

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。       

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.     

新型电动车电子差速控制策略研究

为了提高驱动轮独立控制的轮式电动车(EV)的转向控制性能，提出了新颖的电子差速控制策略.该控制策略参考路面状况和轮胎偏转率，采用比例控制估算每个驱动轮在转向时的目标滑移率，基于每个驱动轮的滑移率分配转矩，指出轮式驱动不宜采用车轮速度作为控制量，进而采用鲁棒性好的开关控制实施转矩控制.并构建了用于样车的基于DSP2407的电子差速控制系统.仿真和实验研究表明，相比于传统的机械差速器，采用新的控制策略后，提高了控制系统的鲁棒性和稳定性，车辆具有更佳的转弯性能和控制响应.     

基于RBF神经网络和虚拟仪器的车用电测功系统数据处理

针对车用电机测功系统的应用,提出了一种基于RBF神经网络的数据拟合方法,并根据虚拟仪器技术的特点将此技术应用于电测功系统中。以车用轮毂电机及其控制系统为例进行实验分析,并将RBF神经网络数据拟合结果与多项式拟合结果进行比较,表明该电测功系统具有精度高、灵活性好、兼容性强和可重用度高的特点。     

电动车辆ABS的改进线性二次型最优控制

为充分利用轮毂电机控制精确和响应迅速的优势,提高电动车辆制动防抱死控制的稳定性,提出一种用于轮毂电机电动车辆制动防抱死系统(ABS)协调控制的改进线性二次型最优控制方法.建立电动车辆纵向动力学模型;结合复合制动系统的协调控制策略,分析现有线性二次型最优控制算法无法用于防抱死控制器设计的原因,提出一种通过构造虚拟阻尼量以及无穷小量来建立黎卡提方程的改进型线性二次型最优控制算法,并据此设计了防抱死控制器.在高附着路面、中附着路面和低附着路面3种不同行驶工况,对分别安装有改进线性二次型最优防抱死控制器和滑模防抱死控制器的电动车辆的紧急制动性能进行了仿真分析.结果表明:在不同附着系数路面行驶工况下,改进线性二次型最优控制算法能够有效提高电动汽车防抱死控制系统的控制精度和响应速度.