分布式驱动车辆操纵稳定性控制综述

为研究分布式驱动车辆的驱动控制问题,从转向控制、独立驱动控制及2个系统联合控制等3个角度入手,分析了分布式驱动车辆操纵稳定性控制策略的研究进展。首先,基于转向控制技术对影响操纵稳定性的方面进行分类;其次,分析了分层式与集中式控制结构的特点;然后,分析了基于控制结构的操纵稳定性研究;最后,结合分布式驱动车辆操稳性改善的研究现状和技术进展,展望了未来的发展趋势。

双轮毂电机驱动力矩在线分配控制方法研究

针对双轮毂电机驱动汽车的高效低耗能问题,提出一种考虑双轮毂电机驱动力矩在线实时反馈的优化方法。首先,建立轮毂电机能耗模型、动力学模型以及转矩分配控制模型;其次,以轮毂电机驱动效率为目标,以轮毂电机转矩、转速和能耗为不等式约束,建立基于加入异变序列的QPSO-LSTM算法的优化模型;最后,搭建Lab-VIEW软件实验平台,使轮毂电机在716 N·m转矩峰值和1000 r/min转速峰值的约束条件下稳定输出。结果表明,软件平台可实时监测并调整驱动车辆系统数据,在FTP-75工况下,加入异变序列的QPSO-LSTM算法比量子遗传算法和粒子群算法的单循环能耗分别降低了2.98%和4.64%;在CLTC-P工况下,单循环能耗分别降低了3.06%和4.81%。

轮毂电机电动汽车空气悬架阻尼GA-LQR控制研究

针对轮毂电机驱动电动汽车因电机内部不平衡电磁力引起的负面振动加剧等问题,提出一种基于遗传算法的线性二次型调节器(GA-LQR)的空气悬架阻尼控制方法。建立包含轮毂电机和空气悬架系统的轮毂电机驱动电动汽车8自由度半车动力学模型,并进行实车试验验证模型;仿真分析路面激励和不平衡电磁力两者对电动汽车垂向振动的影响;根据最优控制理论提出LQR控制策略,并通过遗传算法对LQR控制中的加权矩阵Q和R进行全局搜索优化,构建了GA-LQR阻尼控制器。仿真结果表明:相较于被动悬架和LQR控制的空气悬架,基于GA-LQR控制的空气悬架对电动汽车各评价指标的改善效果明显,可有效抑制轮毂电机因偏心引起的不良振动,极大地提高车辆的乘坐舒适性。

一种通轴式内转子电动自行车减速装置的设计与优化分析

分析现有电动自行车所用轮毂电动机的整体结构,针对轮毂电动机内转子采用左右半轴结构时出现的不稳定性、噪声较大等问题,优化设计了一种通轴式内转子加减速装置的轮毂电动机结构。基于优化设计理论,以减速装置总体积最小为目标函数进行优化,采用Creo软件绘制优化后的减速装置三维模型,利用Ansys Workbench软件对其进行有限元分析,校核了结构的强度和刚度。结果表明,新设计克服了电动自行车轮毂电动机内采用左右半轴的缺陷,减速装置优化后体积下降了8.6%,且结构设计强度和刚度满足要求,验证了结构的合理性。为电动自行车轮毂电动机结构设计及优化提供了新思路和理论依据。

永磁无刷轮毂电机轮对系统同步工况下的协调控制策略

针对双轮毂电机在负载不平衡工况下转速同步精度不够及同步响应速度不快的问题,该文提出速度环补偿PID交叉耦合同步控制和电流环补偿PID交叉耦合同步控制策略。首先,建立双轮毂电机的数学模型,采用双闭环六步方波控制。基于该模型,采用速度环补偿PID交叉耦合同步控制代替单增益交叉耦合控制器,使转速同步调节精度提升。在两侧电机负载不平衡工况下,用电流环补偿PID交叉耦合控制方法进一步提升转速同步精度,同时加快同步响应速度,并兼顾了转矩精度。仿真和实验验证了所提控制策略的正确性和有效性。

内置式永磁游标轮毂电机结构参数多目标优化

外转子内置式永磁游标电机采用了磁调制原理,其内嵌永磁的结构能够提供额外的磁阻转矩,在低速大转矩方面有显著优势。研究了V形内置永磁游标电机,针对其磁路结构复杂、电磁参数多、不同性能指标之间难以平衡的问题,选取电磁结构参数作为优化对象,采用有限元的计算方法建立了BP神经网络代理模型,并利用NSGA-Ⅱ进行多目标优化,电机转矩和铁心损耗的优化率均达到10%以上,验证了多目标优化算法在内置式永磁游标电机设计方面的优越性。

Multi-mode energy management strategy for hydraulic hub-motor auxiliary system based on improved global optimization algorithm

Heavy commercial vehicles equipped with a hydraulic hub-motor auxiliary system(HHMAS)often operate under complex road conditions.Selecting appropriate operating mode and realizing reasonable energy management to match unpredictable road conditions are the keys to the driving performance and fuel economy of HHMAS.Therefore,a multi-mode energy management strategy(MM-EMS)based on improved global optimization algorithm is proposed in this study for HHMAS.First,an improved dynamic programming(DP)algorithm for HHMAS is developed.This improved DP algorithm considers the effect of SOC and vehicle speed,thereby preventing the calculation results from falling into local optimization.This algorithm also reduces the dimension of the control variable data grid,and the calculation time is reduced by 35%without affecting the accuracy.Second,a MM-EMS with hierarchical control is proposed.This strategy extracts the optimal control rules from the results of the improved DP algorithm.Then it divides the system’s operating region into two types,namely,single-mode working region and mixedmode working region.In the single-mode working region,mode switching is realized through fixed thresholds.In the mixedmode working region,a linear quadratic regulator(LQR)is adopted to determine a target mode and realize SOC tracking control.Finally,the designed MM-EMS is verified separately in offline simulation and hardware-in-the-loop(HIL)under actual vehicle test cycles.Simulation results show that the results between HIL and offline simulation are largely coincidence.Besides,in comparison with the engine optimal control strategy,the designed MM-EMS can achieve an approximate optimal control,with oil savings of 3.96%.

轮毂电机技术在新能源汽车上的应用分析

近年来,随着新能源汽车技术的快速发展,传统的汽车驱动方式已经不能满足新能源汽车的发展需求。轮毂电机技术是一种新型驱动方式,可以为新能源汽车提供更多的动力。轮毂电机技术能够提高新能源汽车的行驶里程,对新能源汽车的发展具有重要意义。基于此,本文就轮毂电机技术的特点、目前存在的问题以及优化措施进行阐述和分析,希望对中国新能源汽车产业实现稳步发展有一定的促进意义。

轮毂电机轮内悬置构型对汽车平顺性的影响分析

以轮毂电机驱动汽车轮内悬置构型为研究对象,建立三种随机路面激励下的1/4、3-DOF轮毂电机悬置模型,借助时域图和PSD方法对比分析三种轮毂电机悬置构型时、频特性;基于此,以电机定子悬置的动力吸振模型为例,仿真分析轮毂电机悬架参数对汽车平顺性影响,提出改善轮毂电机驱动汽车平顺性的建议。结果表明:相比轮毂电机多级隔振减振模型,动力吸振型减振模型改善汽车垂向振动负效应的性能更好,且电机定子悬置模型提升汽车乘坐舒适性能优于电机整体悬置模型。

永磁轮毂电机转矩性能优化研究

在电动汽车中,分布式驱动以其传动效率高、空间占用少及灵活的控制策略被视为未来趋势。轮毂电机作为分布式驱动的核心部件,其设计面临多重挑战,因此如何在有限空间内提高功率和转矩密度、确保可靠性并节省空间,这些问题成为轮毂电机研究的核心方向。现以轴向磁通永磁轮毂电机为研究对象,依据汽车爬坡性能匹配电机转矩和仿真分析输出额定转矩情况,最后通过对定子和转子参数优化,进一步降低电机重量,提升转矩密度。

某纯电动汽车动力系统匹配设计及分析

随着我国纯电动汽车的快速发展,其传动结构设计和动力匹配成为目前研究的重点。以某轮毂电机纯电动汽车为研究对象,在确定其动力电池和驱动电池的类型及相关参数的基础上,以电动汽车动力稳定性和行驶经济性为目标,提出了纯电动汽车动力控制策略。最后,借助于Matlab/Simulink软件建立了该纯电动汽车整体动力模型,并选择不同的工况对该纯电动汽车动力匹配进行了仿真分析。通过验证,确定了该轮毂电机纯电动汽车动力系统匹配和设计的合理性、可行性。

基于温度失效工况的分布式轮毂电动机驱动车辆容错控制

轮毂电动机驱动车辆各轮转矩独立可控,动力响应迅速,驱动系统冗余配置,在车辆动力学集成控制方面有显著优势,但其复杂的行驶工况和较高的功率需求容易使电动机发生温升故障,最终影响驱动效率.为了研究轮毂电动机温度故障诊断以及温度失效情况下的各轮转矩分配策略,保证整车稳定性及动力性,设计了模糊逻辑检测算法用于诊断电动机温度故障,提出温度失效因子量化表征轮毂电动机失效状态,根据期望速度和前轮转角计算纵、横向力需求,设计容错控制策略实现转矩重构优化分配.对所设计的算法进行实车试验验证.结果表明:故障诊断和处理策略能及时判断电动机失效状态并进行转矩重构分配,提高了行驶安全性,实现了整车动力性与稳定性的协调控制.

轮毂电动机驱动电动汽车自适应巡航系统控制策略

以轮毂电动机驱动电动汽车为研究对象,采用分层控制策略提出自适应巡航系统,结合上层模型预测控制器与下层PID(proportion integral differential)控制器,针对复杂的纵向跟随工况,对轮毂电动机输出的驱动力矩进行精确控制.提出基于前车加速度的可变车头时距策略,利用模型预测控制算法(model predictive control,MPC)求解本车期望加速度的上层控制器,利用PID算法求解整车前后轴驱动力矩,并输入到轮毂电动机的下层控制器,实现前后轮驱动力矩分配,最终实现车辆纵向自适应巡航.建立联合仿真模型,针对匀速前进、紧急制动、城市循环工况等场景,对所提出的自适应巡航分层控制策略进行验证,结果表明:所提出的自适应巡航系统控制策略针对纵向复杂行驶工况的跟驰效果良好,跟驰过程中车间距误差较小,加速度变化与电动机驱动转矩变化可以较好地进行同步与响应.

基于越野工况辨识的轮毂电机车辆驱动力控制

针对现有工况辨识策略在识别地形起伏度、变附着路面的不足,基于LuGre轮胎模型构建观测空间方程来快速捕捉附着条件的瞬态变化,基于模糊控制算法将实时工况与6种典型工况映射,根据工况辨识结果设计了闭环控制策略以自适应调节轮毂电机的实时输出力矩。仿真测试与实车验证表明,基于越野工况辨识的驱动力控制策略可快速跟踪各轮附着极限和接地状态的瞬态变化,自适应调节车辆的实时驱动功率,达到车辆动力性与稳定性的综合优化。

轮毂电机两挡变速器协同无动力中断换挡控制

分布式驱动汽车由于其左右轮转矩独立可控等优点,近年来受到广泛关注;而两挡变速器的使用可有效提高此类电动汽车的动力性与经济性。本文针对分布式驱动汽车提出了一种轮毂电机两挡变速器构型,并针对该构型设计了基于前馈加反馈的无动力中断换挡控制策略,以解决两挡变速器换挡过程动力中断的问题。接着,针对左右轮毂电机两挡变速器协同换挡问题,提出基于逻辑门限的左右协同换挡控制策略,以避免车辆在换挡过程中产生的较大横纵向加速度突变。最后基于搭建的Simulink-Simscape模型进行了无动力中断换挡与左右协同换挡控制策略的仿真验证。仿真结果表明,本文所提控制策略可有效避免轮毂电机两挡变速器换挡过程的动力中断,并可有效减少左右不协同换挡所带来的整车横纵向加速度突变。

基于激光测距技术的轮毂电机驱动电动汽车操纵稳定性控制方法

电动汽车内传感器的测量精度较差,为提高汽车行车稳定性,基于激光测距技术的轮毂电机驱动电动汽车操纵稳定性控制方法。建立电动汽车动力学模型,在车轮动力模型中,对四个轮胎分别建立驱动力平衡方程。设计了一种轮毂电机驱动下的汽车稳定性控制方法,分别设置车身与车轮稳定性的目标函数与约束条件。实验结果显示,上层控制器中,汽车dβ-β相平面均在0~0.1 rad的标准范围之内且横摆角速度也基本与目标值相符;在下层控制器中,汽车dβ-β相平面均在-0.5 rad~0.5 rad的标准范围之内且横摆角速度基本与目标值相符,可见本方法对该汽车稳定性控制方法有效。

电动汽车轮毂电机传动系统的设计与仿真分析

与集中电机驱动电动车相比,轮毂式电机驱动是汽车驱动的一种新型动力排列方式,被认为是未来电动车发展最理想的选择。该文设计了一种用于电动汽车的轮毂电机减速传动机构,并对其进行瞬态动力学仿真分析。驱动电机采用永磁同步电机,传动类型采用内转子型两级行星轮系齿轮减速,首先设计了减速器的整体结构布局,进而对两级行星轮系的主要零部件进行了结构设计和参数计算,然后利用计算机设计软件绘制两级行星轮系齿轮的三维模型,通过有限元软件对一、二级行星轮系进行了瞬态动力学仿真分析,仿真结果表明:在工作状态下,该减速机构可以满足使用要求,设计合理可行。

四轮轮毂电机驱动农用无人车差速转向建模与分析

滑移现象的存在对差速转向车辆运动学模型的建立造成困难。为准确分析无人车的差速转向特性,基于大半径转弯前提,建立无人车的二自由度差速转向运动学模型,分析理想情况下内外侧车轮速度差与转弯半径之间的关系。并使用自主研制的四轮轮毂电机驱动农用无人车进行试验,通过高精度霍尔传感器和惯性导航系统测量实车差速转向时的行进速度和行驶路径等参数,分析出存在的滑移现象导致转弯时内外两侧车轮转速差大于车轮处真实速度差,计算得到二者之间的拟合方程,并引入误差系数对模型进行修正。结果表明:在考虑滑移现象的情况下,将四轮速度与运动学模型相结合,可计算得实时转弯半径大小,平均绝对误差为4.033%,最大误差为6.715%,可有效指导无人车的航路推算。

某轮毂电机振动噪声优化研究

轮毂电机为电动汽车动力驱动系统核心部件,其质量和振动噪声水平严重影响整车可靠性、经济性与舒适性。本文以某轮毂电机为研究对象,对电机壳体进行拓扑优化,在轻量化壳体的同时进一步改善电机振动水平。首先计算电机在某分析工况下磁场分布和定子齿表面电磁力,并把电机磁场节点力映射到电机结构模型,利用模态叠加法求解电机壳体表面振动响应;其次对电机壳体表面振动响应进行分析,确定最大振动响应位置和相应的优化部件;最后以最小柔度为目标对该部件进行拓扑优化,并对优化方案进行仿真验证。实验结果表明,轻量化后电机壳体提升了固有频率,同时在分析工况下振动响应在全频段有明显改善,为该型轮毂电机轻量化设计和振动噪声改善提供了技术参考。

基于全域解析法的外转子轮毂永磁同步电机多目标优化

基于全域解析法对外转子永磁同步电机(PMSM)的空载反电动势、气隙磁密、齿槽转矩等性能求解计算。计算结果与有限元法计算结果较为吻合,验证了全域解析法对外转子PMSM求解的准确性。在此基础上应用第二代非支配排序遗传算法(NSGA-Ⅱ)对电机多个结构参数,多个性能进行多目标优化。与初始方案相比,优化方案的电机综合性能得到有效提高。经过仿真和试验验证,证明了所提方法的合理有效性。