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四轮独立驱动电动汽车整车控制、安全防护及多模型预测控制方法研究
| 论文题名： | 四轮独立驱动电动汽车整车控制、安全防护及多模型预测控制方法研究 |
| 关键词： | 四轮独立驱动电动汽车;整车控制器;高压安全防护;动力学 |
| 摘要： | 与全球电动汽车技术高速发展相比，我国电动汽车受限于技术原因，发展的比较缓慢。在专业研究领域尚存在诸多技术上不足与缺陷。尤其对我们将要研究的四轮毂直驱电动汽车而言，由于执行器的增加，轮毂电机四轮独立驱动(Four-Wheel-Indepedent-Drive，4WID)电动汽车出现故障的几率会比传统车辆要大得多，任何情况都可能造成非常严重的后果。因此我们在本文中我们对四轮毂直驱电动汽车安全防护进行研究。由于四轮毂直驱电动汽车有四个分布在两侧的执行器，所以我们利用整车控制器(Vehicle Control Unit，VCU)来协调汽车各功能组件的故障诊断和处理。本文针对电动汽车安全问题设计了电气方面以及控制管理方面的策略，针对危险工况设计了高压安全策略，分析四轮独立驱动电动汽车的机械结构以及电气特点，融合模型预测理论和多模型切换控制的优势，提出了基于阶梯式广义预测控制理论的电动汽车多模型预测控制的汽车稳定性控制方案。 首先简单分析了轮毂电机驱动的四轮独立驱动电动汽车的结构和特点，针对这些特点设计4WID电动汽车的整车控制器架构，分析架构中整车控制的具体流程，包括整车动力分配、整车电机分配以及整车的信号传输过程，设计整车CAN通讯网络协议中信号的优先级，并且介绍基于D2P快速原型开发流程。 总结整理出4WID电动汽车出现的高压安全问题，以及一些高压安全控制原则从总体上描述4WID电动汽车的高压安全控制策略。针对故障程度进行故障处理的优先级设计;根据高压安全的原则设计4WID电动汽车上电策略，并应用在4WID电动汽车高压安全系统中;研究高压绝缘方法，保证4WID电动汽车的绝缘安全，进行绝缘设计为后期的电动汽车试验做出安全防护保障。 对正常工况下的电动汽车进行动力学分析并且依据动力学原理建立整车仿真模型，整车模型需要包括汽车动力学车身模型、汽车转向系统子模型、魔术轮胎子模型以及电机子模型。 构建基于自适应模型和可变初值的自适应模型的电动汽车多模型预测控制的结构和算法。在模拟仿真中，以Carsim模型作为实车模型，依据实车数据设置其相关参数，并且模拟实车工况进行设置，完成Carsim和Simulink的联合仿真试验，通过仿真试验结果来验证多模型预测控制方法的效果。并且将多模型预测控制算法写入整车控制器中进行实车试验。 |
| 作者： | 范慧 |
| 专业： | 机械工程 |
| 导师： | 殷国栋;任祖平;张丙军 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 东南大学 |
| 学位年度： | 2017 |
| 正文语种： | 中文 |
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