电动轮车 CAN 网络设计及性能分析

为实现电动轮车电子差速控制时整车的通信,设计了电动轮车CAN网络。结合电动轮车的高性能通信要求,设计了整车CAN网络结构及通信协议,并利用总线开发工具CANscope研究了其网络通信性能,进行了网络系统调度分析和网络负载率分析。4轮独立驱动电动轮车实车在电子差速控制试验时,采用该整车CAN网络进行多传感器与多控制器之间通信,可实现4轮的转向差速控制,验证了该整车CAN网络系统的实时性、可靠性和有效性。     

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。     

非道路车辆全向电动底盘四轮差速转向模型

提出的全向电动底盘可以实现四轮独立驱动和独立转向。在Akermann-Jeantand两轮转向模型的基础上,对全向电动底盘四轮差速转向数学模型进行了研究。建立了四轮差速转向过程中四个车轮之间的角度关系和速度关系,解决了全向电动底盘四轮差速控制过程中的关键问题。利用所建立的四轮差速转向数学模型可实现全向电动底盘的四轮差速转向控制。由四轮差速转向模型可以看出,四轮差速转向逆相控制模式可使转弯半径减小一半,这对于提高全向电动底盘的灵活性和操控性具有非常重要的意义。     

电动轮驱动汽车电子差速控制策略及仿真

分析了目前实现电动轮驱动汽车电子差速控制的方法,对汽车差速问题的产生原因进行了分析,并指出通过对驱动电机采用转速控制模式实现电子差速控制的不足。通过分析电动轮驱动系统的受力提出对驱动电机按转矩模式控制从而实现汽车自适应差速性能的策略,利用所开发的电动轮驱动汽车仿真软件对采用该控制策略控制电机转矩的电动轮汽车的差速性能进行了多工况的仿真,结果表明汽车可在各种工况下实现自适应差速。     

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%.     

全向电动底盘转向角度的检测与控制

全向电动底盘可实现四轮独立驱动(4WD)和四轮独立转向(4WS),是未来非道路车辆发展的重要方向.电动轮转向角度的精密检测和准确控制对于全向电动底盘四轮独立转向(4WS)功能的实现至关重要.介绍了一种检测和控制电动轮旋转角度的新方法.采用绝对编码器检测电动轮的实际位置,由中央控制器PLC接收绝对编码器输入的格雷码并转换为标准二进制数,经计算得到电动轮的实际转角.通过与电动轮的目标转角相比较,由PLC根据比较结果控制电动轮的运动,再通过电磁离合器的配合,实现电动底盘转向角度的检测与控制.实验表明,这种检测和控制电动轮旋转角度的方法测量准确,控制灵敏,安全可靠,为旋转角度的测量和控制提供了一种行之有效的新方法.     

基于视觉的AGV两轮差速转向模糊控制

简要地介绍了基于机器视觉导向的AGV两轮差速转向的原理和组成,并对计算机控制系统设计,图像信息识别等AGV控制问题进行了阐述,提出了一种采用模糊控制方法对AGV两轮差速转向进行控制.实验结果表明,采用模糊控制方法对两轮差速转向进行控制,样车运行过程稳定,路径跟踪可靠,控制性能良好.     

双电机独立驱动电动三轮车辆软硬件设计

为实现电动三轮车的双电机独立驱动差速控制,设计了由软件和硬件组成的差速控制系统.首先,介绍控制系统的结构和差速控制逻辑;然后,根据系统的控制要求设计控制器硬件,包括硬件框图和各个模块的说明;在硬件设计的基础上,采用基于附着系数相等的差速控制策略,并通过软件代码编写进行实现,使用流程图等进行表述;最后,通过搭建出的试验平台,验证所设计的控制器能否达到预期的控制要求.实车试验后的结果表明:应用该试验平台能够起到按照既定的差速控制策略实现电子差速的功能,该试验平台是可靠、有效的.     

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.     

基于双功率流差速转向履带车辆关键参数研究

为了适应复杂环境和非结构化地形,提出一种具有平衡摇臂的双功率流差速转向的履带车辆动力底盘.该履带车能够实现调节地隙、自适应路面、障碍物跨越、灵活的姿态调节和稳定的姿态保持以及轮履复合的设计要求.确定了具有差速转向机构的履带车辆的总体构型方案,根据驱动力和行驶阻力的平衡建立了行驶模型,根据履带车辆爬坡角度和爬坡速度,建立了爬坡时所需功率模型,以此为基础,确定了移动机器人爬坡时驱动电机最大功率与最大爬坡度和爬坡时的车速之间的关系,分析和计算了履带车辆直线行驶电机、转向行驶电机、摆臂调节电机的功率,推导出了转向时内外侧履带所受的转向阻力矩,并确定了车辆对质心总转向阻力矩.该研究成果为履带车辆的样机研制和试验提供了理论依据和研究手段.     

Rollover prevention control for a four in-wheel motors drive electric vehicle on an uneven road

When a four in-wheel motors drive electric vehicle with a specific wheels mass is running on an uneven road and transient steering occurs in the meantime, the joint action of the large unsprung dynamic load and the centrifugal force may cause the vehicle to rollover. To avoid the above accident, a rollover prevention control method based on active distribution of the in-wheel motors driving torques is investigated. First, the rollover evolution process of the four in-wheel motors drive electric vehicle under the described operating condition is analyzed. Next, a multiple degrees of freedom vehicle dynamics model including an uneven road tyre model is established, and the rollover warning threshold is determined according to the load transfer ratio. Then, the hypothesis of the effects of unsprung mass on the vehicle roll stability on a plat road and on an uneven road is verified respectively. Finally, a rollover prevention controller is designed based on the distribution of the four wheels driving torques with sliding mode control, and the control effect is verified by simulations. The conclusion shows that, once the wheels mass does not match road conditions, the large unsprung mass may play a detrimental role on the vehicle roll stability on an uneven road, which is different from the beneficial role of large unsprung mass on the vehicle roll stability on a plat road. With the aforementioned rollover prevention controller, the vehicle rollover, which is caused by the coupling effect between large unsprung dynamic load and suspension potential energy on an uneven road, can be avoided effectively.     

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.     

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。     

四轮独立驱动电动汽车再生制动控制策略

为了提高四轮轮毂电机驱动的电动汽车续航里程,提出了综合考虑理想制动力分配和电机工作特性的再生制动控制策略。通过分析传统汽车理想制动力分配策略,综合考虑电机发电工作特性,在保证整车制动性能的基础上,通过减少机械制动的参与使整车前后轴电机均处于更好的发电状态,从而在保证整车制动效能的同时,回收更多的制动能量。通过CarSim和Matlab/Simulink商用软件联合仿真对提出的控制策略进行了仿真验证。仿真结果表明:该控制策略能够通过有效地分配前后轴电机制动力和机械制动力,从而获得较好的制动能量回收效果。     

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.     

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.