四驱电动汽车变附着路面行驶操稳性控制研究

针对四轮驱动电动汽车行驶时路面峰值附着系数和附着利用率变化的问题,提出利用直接横摆力矩控制提高操纵稳定性的控制策略。该策略采用分层控制,上层控制器负责目标车速的追踪、滑移率调整力矩的计算、以及根据行驶危险程度实现对质心侧偏角和横摆角速度的协调控制,下层控制器包括以轮胎利用率最优为目标的分配算法及集成滑移率控制的分配算法,根据滑移率大小实时切换。Carsim-Simulink联合仿真结果表明,在对开路面行驶时,相比于转矩平均分配控制策略,该控制策略能够使车辆具有良好操稳性的同时保持各车轮处于最佳滑移率区间内,有效改善了车辆性能。

纯电动力非公路矿用自卸车驱动系统研究及应用

传统的机械传动矿车碳排放较高,驱动系统结构复杂,在高海拔低温环境中降功率现象严重,运营成本较高。针对某100 t机械传动自卸车的驱动系统,研究了其驱动系统的组成及特点;提出了一种包括主牵引传动+辅助系统的驱动系统和控制系统方案并对控制算法进行了描述。主牵引系统采用793 kWh动力电池作为动力源,结合直接转矩控制算法驱动1台680 kW的主牵引电机,辅助系统的两个逆变模块、DC/DC模块和电池散热机组可以分别驱动转向和举升液压泵电机,为整车空调和散热风机提供电源以及为动力电池提供散热电源;对整车进行海拔5500 m、-30℃的满载工况下的制动/牵引转换、重载上坡起步、重载上坡行驶、重载下坡电制动等矿山现场装载试验,运行情况稳定可靠,降低运营成本93%,累计运行4230 h,累计运行里程4238 km。该驱动系统结构简单,回收的制动能量提高了系统能效,减少了碳排放,促进了绿色矿山的发展。

四轮轮毂电机驱动电动汽车扭矩分配控制

根据四轮轮毂电机驱动电动汽车驱动/制动力矩独立可控的特点,采用层次化结构的控制分配方法,优化分配驱/制动扭矩来提高车辆的操纵稳定性.控制器由运动控制器和控制分配器组成,其中运动控制器根据车辆状态产生所需总横摆力矩,控制分配器优化分配各轮上的驱/制动扭矩,同时考虑了各种执行器的约束条件.仿真结果表明:采用层次化结构的控制分配方法充分利用了垂直载荷较大的轮胎摩擦圆,降低了总的轮胎利用率,提高车辆的操纵稳定性.与平均分配的方法相比,稳定性控制效果更佳.

轮边驱动系统对车辆垂向性能影响的研究现状

由于引入轮毂电机,使得轮边驱动电动汽车驱动系统的质量显著增加,引起整车非簧载质量相对过大,恶化了车辆垂向性能。在查阅国内外大量文献的基础上,详细介绍了对轮边驱动系统相关问题的研究现状,具体分析了非簧载质量过大对车辆垂向性能的影响以及国内外解决该问题的主要方法和效果,最后对轮边驱动系统未来发展趋势进行了展望。

国外电动车用轮式电机驱动系统的研究动向

随着对能源和环境要求的提高,电动车的发展日益受到世界的关注。该文在综述电动车用轮式电机系统的基础上,提出了适合电动车用轮式电机及其驱动系统的特点和要求;对国际上重点研究的高转矩过载能力,高效率和功率密度的实现,转矩波动的消除和高速扩速等问题进行了系统地分析。

交错轴摩擦轮传动原理及其在移动小车运动分析中的应用

分析了交错轴摩擦轮机构传动的基本原理,解析了交错轴摩擦轮机构特例--轮地交错轴摩擦轮传动动力学参数的理论关系和设计计算方法,建立了摩擦轮轴向移动方向的判定方法,并利用ADAMS对不同加载条件下轮地交错轴摩擦轮传动关系模型进行了仿真;在此基础上,应用轮地交错轴摩擦轮传动原理分析了基于Mecanum轮的全方位移动小车的运动关系。研究表明,轮地交错轴摩擦轮传动动力学参数的理论设计计算方法准确,传动有效时,摩擦轮与地接触点的静摩擦力与轮轴线的夹角取决于所加载的载荷,接触点静摩擦力与所加载荷能自适应平衡,摩擦轮轮心的移动速度和沿轮轴向移动速度及支撑轴驱动速度之间的关系不受外载的影响,摩擦轮轮心速度和其沿支撑轴的移动速度与其支撑轴的移动速度之间构成直角三角形关系,摩擦轮的两个速度分别是支撑轴移动速度的余弦和正弦;Mecanum轮的腰鼓形辊子与地面形成的传动关系属于交错轴摩擦轮传动,运用轮地交错轴摩擦轮传动的运动关系理论分析Mecanum轮全方位移动小车的运动可行。

基于控制分配的轮毂电机驱动电动车稳定性控制仿真研究

根据四轮轮毂电机驱动电动汽车驱动/制动力矩独立可控的特点,采用层次化结构的控制分配方法优化分配驱/制动扭矩来提高车辆的操纵稳定性。控制器由运动控制器和控制分配器组成,其中运动控制器根据车辆状态产生所需总的纵向力和横摆力矩,控制分配器优化分配各轮上的驱/制动扭矩,同时考虑了各种执行器的约束条件。仿真结果表明:采用层次化结构的控制分配方法能充分利用了垂直载荷较大的轮胎摩擦圆,提高车辆的操纵稳定性。

直驱永磁无刷直流轮毂电机参数计算和结构设计

以某款城市微型电动汽车的轮毂电机为研究对象,通过原型样车设计要求计算出永磁无刷直流轮毂电机所需的额定功率、最高转速、额定转矩等主要性能参数。设计的直接驱动的永磁无刷轮毂电机采用悬臂支撑结构,装有电流传感器和温度传感器的电机右侧板和转子支架配合采用唇形密封圈,以保证内部的密封性,对转子支架、支撑轴等核心部件进行约束受力分析、三维建模和强度校核。样机试验表明该轮毂电机的外特性曲线能够满足城市微型电动汽车的使用要求。这对该款结构的轮毂电机产业化过程有一定的借鉴和指导意义。

盘式永磁同步电机直接驱动独立车轮及导向控制技术

为解决低地板轻轨车辆所用传统电机体积大、能效低等问题,提出架悬盘式永磁同步电机(PMSM)解决方案。PMSM通过弹性万向节直接驱动低地板轻轨车辆的独立车轮;以滑模观测器获得的PMSM转子位置角和角速度的估计值作为控制依据,实现无位置传感器的PMSM矢量控制;转向架同一侧的2个电机采用偏差耦合控制,以保持纵向转速同步;对左右两侧的电机,根据反馈的其转速差估计值进行控制,以保证车辆在直线上行驶时左右车轮同步,在曲线上行驶时左右车轮转速差合理。根据采用独立车轮的低地板轻轨车辆动力学方程,运用MATLAB/Simulink软件建模对该方案进行仿真验证。结果表明:采用该方案的车辆在直线上行驶时左右车轮同步,而且具有恢复自导向的能力;在曲线上行驶时通过控制左右车轮的转速差,能够使轮对几乎沿轨道中心线运行,横移量小于1mm,冲角接近于0,且因导向控制而消耗的电机功率不超过250W。

四轮轮毂电机电动汽车横摆力矩变论域模糊控制研究

针对四轮轮毂电机电动汽车横摆力矩控制,研究了基于变论域模糊控制理论的横摆力矩决策方法和基于规则分配的驱动力分配方法。横摆力矩控制采用分层控制方法,设计了基于变论域模糊控制理论的横摆力矩控制器和驱动力分配器。变论域模糊控制器根据车辆横摆角速度期望值和实际值决策出所需的附加横摆力矩,并通过规则分配方法进行驱动力分配实现。应用Matlab/Simulink与Car Sim联合仿真对控制方法进行了仿真实验验证。结果表明:基于变论域模糊的横摆力矩控制方法相对于无控制能够使轮毂电机电动汽车较好地跟踪期望,有效提高电动汽车行驶稳定性。

基于多MAP图的商用车电动助力转向控制策略

为解决前轴轻载荷和低路面附着因数工况下传统电动助力转向(EPS)降低驾驶员路感的问题,提出设计了基于多MAP图的EPS控制策略。该策略中,考虑了不同前轴载荷和路面附着因数对转向阻力矩的影响,采用反向传播(BP)神经网络计算不同工况下所需转向助力矩。通过Trucksim与Simulink联合仿真,验证评价了基于多MAP图的EPS控制策略。结果表明:基于多MAP图的EPS控制策略使车辆具有良好的转向轻便性,转向手力矩特性符合商用车理想转向盘转矩特性,可在轻载和低附着因数工况下增大转向盘转矩梯度,驾驶员中心转向区路感平均提升212%,改善了行驶安全性。

电动汽车用可变磁通外转子轮毂直驱永磁电机研究

针对电动汽车用轮毂直驱电机技术研究现状,提出一种新型外转子结构的可变磁通永磁电机(variable flux permanent magnet motor, VFPMM)。首先提出该电机的结构拓扑,结合钕铁硼(Nd Fe B)永磁体转矩增强和铝镍钴(AlNiCo)永磁体磁通可变的特点,分析磁通调节的机理。其次,讨论电机的电磁设计规律,分析和推导永磁体的设计和计算方法,并在此基础上设计1台功率为3 kW的样机。通过有限元仿真,分析设计样机的磁化特性,获得电机的基本运行性能曲线和效率map图,验证所提电机设计的合理性。最后,制作实验样机。研究结果表明:该样机的恒功率调速范围宽,动态性能良好,全局效率较高,满足设计指标要求。

基于全轮纵向力优化分配的4WD车辆直接横摆力矩控制

为了充分利用四轮独立驱动(4WD)与直接横摆力矩控制(DYC)各自的优势,提出了基于全轮纵向力优化分配的4WD车辆DYC系统方案。利用改进的2DOF车辆模型制定DYC稳定性控制目标,设计基于最优动态滑模的"前馈+反馈"DYC控制器。建立全轮纵向力优化分配模式,结合HSRI轮胎模型设计了降低整车路面附着负荷的目标函数,并通过约束优化得出全轮纵向力分配值。研究表明,全轮纵向力优化分配可提高整车路面附着余量,进一步提升了DYC系统的控制性能。

双转子电机混合动力汽车驱动特性研究

双转子电机应用于混合动力汽车,可以方便地构建出集电机驱动、差速和能量回收等功能于一体的无差速器四轮混动驱动系统。以永磁无刷直流型双转子电机为例,分析了作为电驱动桥动力源的双转子电机的工作原理,并建立了在SUV混合动力电动车上应用的动力性和经济性仿真模型。最后,以欧洲城市工况为例,利用仿真模型进行了动力性和经济性对比仿真。结果表明,新型混合动力方案在动力性略有提高的基础上百公里油耗比原型车下降了21.09%。

电动汽车用直驱永磁轮毂电机三维温度场分析

轮毂电机作为未来电动汽车的最终驱动形式,电机性能直接决定电动汽车的安全可靠性。以一台2k W的车站巡逻车用直驱外转子无刷电机为研究对象,首先建立电机的三维温度场模型,确定电机导热系数和散热系数,然后利用ANSYS-Workbench中的热稳态模块计算了电机的三维温度场,得到电机温升特性,最后搭建实验平台进行测试,验证了仿真的可靠性。

多轴电动轮汽车双目标操纵稳定性优化分析

根据电动轮式多轴汽车驱动力矩独立可控的特点,采用ADAMS/View建立五轴全轮驱动汽车的30自由度动力学模型,选择横摆角速度和质心侧偏角作为控制变量,基于PID控制算法,采用Matlab/Simulink建立整车双目标优化控制策略,控制内、外侧车轮的驱动力矩,实现整车操纵稳定性的最优。联合仿真结果表明,在进行角阶跃输入响应时,采用横摆角速度和质心侧偏角的联合控制策略,可在横摆角速度稳态值仅降低3%的情况下,使质心侧偏角稳态值降低14%,使汽车具有良好的轨迹跟踪性。

基于SHEV轮边驱动系统的再生制动研究

制动能量回收是电动汽车的一个重要特性,也是电动汽车能实现经济性的重要方面。分析了制动能量回收在混合动力电动汽车上的必要性和可行性,提出了轮边驱动系统再生控制策略,并根据油门踏板、制动踏板及压力开关信号实现对其控制,建立了B5串联型混合动力再生制动系统仿真模型,并进行道路试验。试验结果,表明基于四轮轮边驱动的再生制动系统,可以回收总能量的25%。

基于直接横摆力矩的四轮转向/驱动滑模控制

针对四轮独立转向/驱动车辆的转向稳定性问题,提出一种基于直接横摆力矩的滑模变结构控制算法.根据Ackerman转向模型计算车辆前后轮转向角之间的关系,并根据零质心侧偏角控制目标计算车辆各轮的转向角;设计以横摆角速度和质心侧偏角为控制目标的滑模变结构控制算法,对各轮转向角和驱动力矩进行控制.运用Lyapunov方法证明了该算法的稳定性,最后利用Matlab/Simulink仿真软件对控制算法进行仿真分析.结果表明,该控制算法可以将质心侧偏角和横摆角速度控制在理想范围内,从而有效提高车辆转向稳定性.

纯电动汽车轮毂电机直驱系统的研究进展

简要介绍了轮毂电机驱动系统的概念和特点,综述了轮毂电机系统在电动汽车上的应用和发展现状,针对轮毂电机系统的关键技术问题进行了对比分析,提出了未来轮毂电机驱动系统的发展方向。

基于转矩分配的电动汽车横摆稳定性控制

四轮驱动电动汽车在行驶过程中,行驶姿态与轨迹仅靠差速控制难以准确跟踪司机指令,路面变化及轮胎非线性会使汽车出现过大摆动、侧滑、过度或不足转向等不稳定问题。针对可能出现的问题,分析了横摆角速度与车辆稳定性的表征关系,提出了基于转矩分配的直接横摆控制策略,轮毂电机均采用直接转矩控制(DTC),实现高动态牵引,并在稳定性分析的基础上对系统进行Matlab/Simulink环境下仿真。仿真结果表明,车辆在行驶过程中,各车轮转矩的动态优化分配可将车辆姿态参数控制在最佳范围内,保证车辆能够按照预定方向稳定行驶。