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四轮独立驱动电动汽车控制策略的研究

廖凌霄  
【摘要】: 在能源与环境的双重压力下,电驱动车辆已经成为当前汽车工业的发展趋势,其中四轮独立驱动技术更是成为当前相关领域的研究热点,它涉及到车辆工程、电机驱动技术、计算机控制技术、电池技术等领域的核心技术,其发展得到了国内外大型研究机构的大力推动,各项成果也相继被推出。本文通过分析四轮独立驱动车辆的关键技术,结合国内外的研究现状,以整车转矩控制和防滑控制作为切入点,对四轮独立驱动电动汽车控制策略进行了相关研究。 首先我们根据整车参数和动力性的要求,计算出电机的功率、转速等主要指标。根据实际确定的驱动方式,选定电机并进行简单的动力匹配,构建整个四轮独立驱动电动车的控制系统模型。其中对于整车动力学模型,我们取车辆纵向、横向和绕z轴的横摆运动以及四个车轮的转动自由度建立7自由度车辆模型。轮胎可采用统一半经验指数模型,此模型可以较容易得到纵向、侧向力和滑转率,与整车及控制系统模块连接更为容易。 其次,文中主要对基于转矩控制的电子差速和防滑两种控制进行了研究。以稳定转向为目标的电子差速控制是电动车精确控制的关键,根据当前油门和方向盘信号,采用转矩闭环PID控制实现整车驱动转矩的差动分配,以实现车辆的正确转向。防滑控制则以车辆滑转率最小为优化目标,通过动态补偿分配驱动转矩,改善汽车行驶过程中的能量分配,以实现车辆防滑以及节能的目的。 此外,本文还着重介绍了基于车辆稳定性的转矩协调控制,以车辆横摆角速度与期望值的误差为判据,估算车辆的行驶姿态,通过四轮转矩的协调分配,配合驾驶员的操作,保证车辆的稳定驾驶。 文章最后对控制系统进行了仿真。仿真软件采用的是功能强大的Simulink软件,我们在Simulink中先建立起各个子系统的模型,最后连接、运行,完成整车的动态仿真及调试,能够实现在模型的转向角和油门踏板输入下,准确反映车辆运行的路径和姿态,同时能够实现稳定性为目标的转矩协调控制。在对四轮独立驱动电动汽车系统的动力性能、操纵稳定性能以及差速性能进行分析后,得出结论:四轮独立驱动是一种理想可行的驱动方案;本文建立的仿真模型合理实用;在转矩控制和驱动防滑控制系统的作用下,有较理想的控制效果,提高了汽车的动力性和操纵稳定性。


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