電動(dòng)汽車的電子差速穩(wěn)定性和容錯(cuò)性研究.pdf

1、輪驅(qū)電動(dòng)汽車以輪轂電機(jī)作為驅(qū)動(dòng)電機(jī)，實(shí)現(xiàn)各個(gè)車輪獨(dú)立驅(qū)動(dòng)的純電動(dòng)汽車。輪驅(qū)電動(dòng)汽車的出現(xiàn)突破了電動(dòng)汽車研究的局限:不只是在傳統(tǒng)汽車基礎(chǔ)上用電池組加大功率電機(jī)的組合更換內(nèi)燃機(jī)的簡單替代。但與此同時(shí)，也帶來了全新的問題:電動(dòng)汽車的架構(gòu)以及驅(qū)動(dòng)控制都需要重新設(shè)計(jì)與深入研究。基于不斷提高的車輛主動(dòng)安全性能的要求，車輛的行駛穩(wěn)定性成為研究的熱點(diǎn)問題。電子差速技術(shù)是這一問題的途徑之一，在此基礎(chǔ)上，加強(qiáng)其控制系統(tǒng)的容錯(cuò)性能，則能更好地保證車輛的穩(wěn)定性

2、能和安全性能。
　　電子差速技術(shù)是以取代傳統(tǒng)汽車的機(jī)械差速為設(shè)計(jì)目的，實(shí)現(xiàn)多個(gè)驅(qū)動(dòng)電機(jī)的協(xié)調(diào)控制，從而保證車輛的準(zhǔn)確轉(zhuǎn)向及轉(zhuǎn)向穩(wěn)定性。它是車身保持穩(wěn)定的關(guān)鍵技術(shù)之一。本文以前輪轉(zhuǎn)向、雙后輪驅(qū)動(dòng)的輪驅(qū)電動(dòng)汽車作為研究對象，深入研究了提高系統(tǒng)穩(wěn)定性和容錯(cuò)性的差速控制問題。本文主要做了如下的工作:
　　首先，介紹了電子差速的控制原理，在Ackerman-Jeantand轉(zhuǎn)向模型的基礎(chǔ)上推導(dǎo)了差速計(jì)算公式。選用抗干擾性能好、跟蹤能力

3、強(qiáng)的主從式多電機(jī)控制結(jié)構(gòu)，詳述了主從控制結(jié)構(gòu)在車輛穩(wěn)定性和容錯(cuò)性上的功能與作用。在理論上論證了電子差速系統(tǒng)保持車輛穩(wěn)定性和抗擾動(dòng)容錯(cuò)性的基本原理。因而，系統(tǒng)具有較強(qiáng)的魯棒性。
　　其次，選用了五相永磁容錯(cuò)電機(jī)作為輪驅(qū)電動(dòng)汽車的驅(qū)動(dòng)電機(jī)，選用的五相電機(jī)本身就具有良好的容錯(cuò)性能。基于其簡化的數(shù)學(xué)模型，推導(dǎo)了五相永磁容錯(cuò)電機(jī)的驅(qū)動(dòng)控制及其容錯(cuò)控制。為了得到最大輸出轉(zhuǎn)矩，采用Id=0的控制策略和電流滯環(huán)的控制結(jié)構(gòu)，并且根據(jù)所述控制要求，完

4、成了電機(jī)控制系統(tǒng)的硬件PCB板的繪制和兩電機(jī)控制實(shí)驗(yàn)平臺(tái)的搭建。
　　滑移率是在車輛行駛過程中另一個(gè)表征車輛穩(wěn)定性能的重要參數(shù)。本文設(shè)計(jì)了基于模糊控制的以滑移率為控制變量的橫擺角速度和質(zhì)心側(cè)偏角聯(lián)合控制結(jié)構(gòu)。為此根據(jù)車輛動(dòng)力學(xué)系統(tǒng)建立了七自由度非線性動(dòng)力學(xué)整車模型，輪胎模型的建立上選擇了高精度的“魔術(shù)公式”輪胎。此外，為了設(shè)立橫擺角速度和質(zhì)心側(cè)偏角的參考目標(biāo)，基于線性二自由度車輛模型推導(dǎo)了理想橫擺角速度和質(zhì)心側(cè)偏角?？紤]到五相電機(jī)

5、的良好容錯(cuò)性能，引入失效因子，多電機(jī)驅(qū)動(dòng)電動(dòng)汽車在行駛中發(fā)生故障后的容錯(cuò)控制策略上產(chǎn)生了與三相驅(qū)動(dòng)電機(jī)汽車不同思路。
　　最后，使用Matlab/Simulink仿真軟件將前文所述的模型、控制結(jié)構(gòu)進(jìn)行了仿真平臺(tái)的模塊搭建?；谒罱ǖ姆抡嫫脚_(tái)，進(jìn)行不同工況下的仿真測試，迸一步驗(yàn)證了電子差速系統(tǒng)在車輛上的穩(wěn)定性和容錯(cuò)性。將所搭建的七自由度非線性車輛模型與Carsim的車輛模型進(jìn)行對比，證明所建車輛非線性模型可以反映實(shí)車的行駛狀態(tài)。以