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.     

基于轮毂电机的电动汽车再生制动研究

基于轮毂电机驱动的电动汽车的结构特点以及轮毂电机低转速、高转矩的特点,提出了轮毂电机再生制动方法。为了恢复最大制动能量,在中等强度制动条件下通过轮内电机输出车辆减速的所有制动转矩。由AMESim软件建立液压制动系统和轮毂电机驱动系统的车辆动力学模型。通过NEDC循环和FTP75循环对车辆驾驶条件进行了仿真。仿真结果表明:采用轮内电机制动方式,制动能量回收率显著提高,电动车的能源效率提高30%以上。     

双电机驱动电动汽车低速差速策略的试验研究

针对低速运行的两后轮独立驱动电动汽车的差速控制问题进行了研究。通过进行电机不带电推行转向试验来确定电动汽车四轮差速关系,解决了因车辆结构参数测量不准确等因素导致电机转速分配误差大的问题。为了避免车轮可能出现的打滑现象,结合基于门限值方法,把车轮滑转率限制在合理的范围内,并提出把两前轮其中一个作为转速被跟踪轮,另一个作为车速估算轮来计算驱动轮滑转率的方法,避免了因转速被跟踪轮轮速传感器故障可能导致重大事故发生的可能性,最终确定了差速控制策略。Simulink仿真与实车试验结果表明,此电子差速控制策略能够有效地实现低速运行车辆的差速控制,使得车辆按预定轨道行驶。     

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。     

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。     

电动汽车稳定性的横摆力矩控制

针对轮毂电机式电动汽车的稳定性控制问题,建立了七自由度整车模型和非线性轮胎模型.在此基础上,提出基于横摆力矩控制的电动汽车稳定性控制策略.通过线性二自由度车辆模型计算理想质心侧偏角和理想横摆角速度.采用状态观测器估计实际质心侧偏角.以汽车质心侧偏角和横摆角速度为控制变量,设计了基于滑模理论的稳定性控制器.通过对单个车轮施加驱动或制动控制,产生纠正汽车行驶状态的横摆力矩.建立了基于CarSim和Matlab/SIMULINK的稳定性控制系统虚拟仿真平台,在双移线工况下进行仿真分析.结果表明该稳定性控制器能够快速施压驱动力或制动力,及时、准确地控制汽车的横摆角速度和质心侧偏角,避免汽车产生不足转向或过多转向,使汽车实际运行的路径与期望路径保持一致,提高了汽车的操纵稳定性.     

四轮独立驱动电动车综合控制仿真研究

本文以小型四轮独立驱动电动车为研究对象,对其性能指标进行设计,对直流无刷电机特性进行匹配计算和模型建立。在此基础上,设计了一种基于转速反馈的电机调速系统。建立四轮差速转向运动学方程,根据车辆差速转向特点,设计了一种四电机综合控制系统,采用Simulink软件建立模型,并进行仿真研究。仿真结果表明,设计的4×4电驱动车辆控制算法能够较好的实现对小车各轮的协调控制,实现转向过程中的平稳行进,验证了综合控制算法的可行性。     

基于整车行驶稳定性的电机故障和同步控制分析

电驱动平地机行驶路况复杂,行驶过程中时常会出现部分电机发生通讯或系统故障,需要在驱动控制过程中采用主动的故障控制机制,以确保车辆安全行驶。当平地机在两侧附着系数相差较大的路面行驶时,易出现单侧驱动轮过度滑转和偏载工况。针对以上问题,基于整车行驶稳定性,对电机故障控制和同步控制策略进行分析,制定了电机故障工况各轮驱动转矩再分配的安全控制解决方案。利用Simulink搭建故障控制器和同步控制器模型,分析故障工况对整车行驶性能的影响。结果表明:故障和同步控制提高了车辆故障行驶的稳定性和通过性。利用设计的故障和同步控制器对车辆在对开路面加速过程的打滑工况进行分析,分析车轮打滑对整车行驶性能的影响,同步控制提高了有效驱动功率,增强了整车通过性和稳定性。     

基于特种车辆永磁同步多用途电机驱动系统设计

特种电驱车辆分布式电驱系统中各电机具有独立的控制自由度,部分系统采用相同功率级别的电机驱动,且两个系统的工作流程不存在重叠工况。车辆采用各自独立的电机控制器来控制。针对特种车辆应用需求,介绍一种多用途电机驱动系统,考虑双电机复用一套多用途电机控制器,分时复用,控制不同的电机,从而减少整车电机控制器数量,提高系统集成度,应用效果理想。     

高速列车电空联合制动控制研究

由于轮轨黏着状态受车轮和轨道的表面状况、外部环境以及车辆速度等因素变化的影响,为了保证车辆在高速阶段制动的有效性和安全性,并获得最大的黏着利用,防止车轮因打滑而损伤轮轨,控制系统必须提供稳定有效的制动力.为此建立了新的制动气缸压力模型、鼠笼型异步电机模型和90个自由度的动车多刚体模型,采用Oldrich Polach的黏着力计算模型,并加人轨道激扰.开关信号控制气缸的冲排气,直接转矩策略控制电机,改进的递归最小二乘法判别车轮粘滑状态,滑模控制算法计算最佳制动力.当电机输出的制动力不足时,空气制动加以补充.仿真结果表明,基于上述方法的防滑控制系统具有良好的性能,达到了期望的控制效果.     

绕线转子异步电动机用涡流制动器的设计和试验

YZRW 系列冶金及起重用涡流制动绕线转子异步电动机(下简称涡流制动电机)是八十年代开发出的新产品。适用各种起重机的电力驱动。能提高和扩展起重机的调速性能。该产品的技术条件代号为 JB/DQ3197-87。涡流制动电机已成系列批量生产,机座中心高从112—280,功率从1.5～75kW。涡流制动电机具有国际八十年代初水平。功率等级和安装尺寸的对应关系符合日本和联邦德国相应标准。涡流制动电机上的涡流制动器(下简称涡流制动器)的制动力矩及限定制动力矩与联邦德国 AEG 公司SYA 系列水平相当。涡流制动电机的最大转矩倍数与苏联和联邦德国同类产品相当,比日本同类产品高。     

一种开关磁阻电机驱动系统绕组能耗制动方式研究

针对基于整流桥交流供电的小惯量开关磁电机驱动系统,为了避免开关磁阻电机(switched reluctance motor,SRM)再生制动运行时能量回馈对母线器件的冲击,本文采用了一种SRM绕组能耗制动方法,将制动产生的能量消耗在电机定子绕组上,通过对SR电机绕组能耗制动深入分析和仿真计算,提出了一种开关磁阻电机绕组两相直通绕组能耗制动控制方法,无需专门制动电阻泄放回路,在保证安全快速制动的前提下,简化了驱动系统的结构。以一台基于整流桥供电的四相8/6开关磁阻电机为应用对象,阐述所提方法的具体实施办法。研究结果表明该方法既可以产生必要的制动转矩,又可以避免制动能量回馈对母线电子元器件的冲击,提高了制动过程的可靠性和安全性。     

基于变偏置力矩的双电机系统消隙控制方法研究

针对双电机驱动控制系统,提出一种基于电机电流的变偏置力矩消隙控制方法,根据电机的负载电流值及设定的转换函数w,动态输出偏置力矩以实现消隙控制与共同驱动控制之间的转换。同时,给出了转换函数中电流设定值的选取方法,该选取方法简便可行,为工程实际应用提供了理论依据。建立双电机驱动系统仿真模型对控制方法的有效性进行验证,仿真结果表明,采用变偏置力矩控制的双电机系统能够消除传动间隙;通过合理选取转换函数中的电流设定值,可降低静态下的电机间偏置力矩,从而降低系统能耗;偏置力矩的动态输出提高了双电机驱动系统的力矩输出能力。     

多功能电动车的开发

1前言日本“四国”电力公司为保护环境和发展经济，制定了保护环境行动计划，在“行动计划”中强调技术开发要不忘保护环境。为此，该公司委托其综合研究所开发了多功能电动车（见图1）。图1YONDEN电动车2车辆特点（1）车辆的自在行驶运动功能该车具有一般汽车达不到的就地旋转和横向行驶的功能，涉及的主要技术如下：①驱动装置：采用了四个电动轮（即将DC无刷直流电机装于轮内），并开发了四轮独立驱动的驱动装置。②操舵装置：车辆的方向相对车体可左右各自保持在印“以上，四个轮子能独立操动。③控制装置：此装置可对车辆的推力和…     

球形二自由度超声波电机的运行机理和特性

球形二自由度超声波电机可以实现二个自由度的运动,从二自由度行波型超声波电机的基本结构与驱动原理出发,建立了定转子的位置关系式,从而得到电机的驱动力方程,进而求出定子的驱动力矩方程,然后分别对转子在静止和转动情况下的驱动力方程做了讨论,最后求出球形二自由度超声波电机的驱动力矩数学模型.随之通过电机的结构参数对电机的驱动力矩进行了仿真计算,然后通过实验对驱动力矩做了初步验证,实验结果证明了数学模型的有效性,对二自由度行波型超声波电机的优化设计和性能提高奠定了理论基础.     

开关磁阻电机转矩脉动及结构优化设计研究

以轮毂电机为动力的四轮独立驱动电动车是电动车未来的发展方向之一。开关磁阻(switched reluctance)电机因为输出扭矩大,性能可靠等特点而成为较理想的驱动电机。针对SR电机输出转矩脉动大,影响电动汽车运行的舒适性和操纵稳定性的问题,深入分析了SR电机转矩脉动产生的原因,提出了相应的优化设计方案,并采用粒子群算法对设计参数进行了优化。研究结果表明:经改进设计以后,在激励电流为10 A时,SR电机的转矩脉动减少了21.42%;在激励电流为20 A时,转矩脉动减少24.32%,对改善四轮独立驱动电动汽车的舒适性和操纵稳定性具有重要意义。     

开关磁阻电机制动及发电性能研究

开关磁阻电机驱动系统具有较好的四象限运行能力,然而目前对SR电机电动运行研究较多,较少关注SR电机制动和发电运行,该文以SR电机及其控制系统为研究对象,对SR电机制动和发电进行试验研究。从机电能量转换的角度对制动和发电过程进行了理论分析,通过试验验证了SR电机具有良好的制动和发电性能。     

独立电驱动车辆车轮驱动防滑自抗扰控制

针对独立电驱动车辆加速过程中车轮的一种非线性防滑控制方法进行研究,采用Magic公式和直流电机模型建立1/4车辆动力学模型,将电机电流考虑成内部扰动,负载考虑成外部扰动,利用扩张状态观测器对扰动进行观测;以最优滑移率为控制目标,使用二阶自抗扰控制器设计车辆单轮驱动防滑控制系统,并利用遗传算法确定控制器的参数,且对多种工况下的加速过程进行仿真研究.仿真结果表明:基于自抗扰控制的防滑控制系统对系统内部和外部扰动具有鲁棒性,可以在各种工况下获得良好的纵向加速性能.     

电动汽车综合性能试验台设计及制作

为了检测电动汽车控制器的性能、动力铅酸蓄电池组或者锂离子蓄电池组在使用过程中的参数变化、驱动电机的各项性能,设计出一种电动汽车综合性能试验台,包括负载配重块、主减速器、传动轴、变速器、带轮、驱动电机、主控制器、辅助控制器、负载电机、驱动电机、蓄电池组、加速踏板、制动踏板和蓄电池组。试验台在驱动桥的左右两端分别设置有六个模拟车辆不同载荷的加载配重块。试验台能够模拟车辆在不同载荷条件下的ECE(Economic Commission of Europe safety regulations)循环试验、制动能量回收试验等。控制器检测车辆运行速度、动力蓄电池组的工作电流、蓄电池组的端电压、蓄电池组在使用过程中的容量变化等参数,为电动汽车的研发提供试验平台。     

电传动矿用自卸车牵引控制策略研究

电传动矿用自卸车是由2个独立控制的牵引电机驱动的,没有差速器,传统的控制策略也不能实现差速功能,会造成车辆运行效率的下降以及轮胎的不必要磨损。基于电传动矿用自卸车的运动学分析和动力学分析以及车辆孤岛电源的特性,提出了轮边电机的功率闭环驱动控制策略,既可实现良好的调速性能和燃油经济性,又能实现自然差速功能。根据该策略进行实车试验,结果表明了其有效性。