详情

原文传递电动汽车的电子差速稳定性和容错性研究

论文题名：	电动汽车的电子差速稳定性和容错性研究
关键词：	电动汽车;四轮独立驱动;电子差速;容错控制;稳定性
摘要：	轮驱电动汽车以轮毂电机作为驱动电机，实现各个车轮独立驱动的纯电动汽车。轮驱电动汽车的出现突破了电动汽车研究的局限:不只是在传统汽车基础上用电池组加大功率电机的组合更换内燃机的简单替代。但与此同时，也带来了全新的问题:电动汽车的架构以及驱动控制都需要重新设计与深入研究。基于不断提高的车辆主动安全性能的要求，车辆的行驶稳定性成为研究的热点问题。电子差速技术是这一问题的途径之一，在此基础上，加强其控制系统的容错性能，则能更好地保证车辆的稳定性能和安全性能。　　电子差速技术是以取代传统汽车的机械差速为设计目的，实现多个驱动电机的协调控制，从而保证车辆的准确转向及转向稳定性。它是车身保持稳定的关键技术之一。本文以前轮转向、双后轮驱动的轮驱电动汽车作为研究对象，深入研究了提高系统稳定性和容错性的差速控制问题。本文主要做了如下的工作: 　　首先，介绍了电子差速的控制原理，在Ackerman-Jeantand转向模型的基础上推导了差速计算公式。选用抗干扰性能好、跟踪能力强的主从式多电机控制结构，详述了主从控制结构在车辆稳定性和容错性上的功能与作用。在理论上论证了电子差速系统保持车辆稳定性和抗扰动容错性的基本原理。因而，系统具有较强的鲁棒性。　　其次，选用了五相永磁容错电机作为轮驱电动汽车的驱动电机，选用的五相电机本身就具有良好的容错性能。基于其简化的数学模型，推导了五相永磁容错电机的驱动控制及其容错控制。为了得到最大输出转矩，采用Id=0的控制策略和电流滞环的控制结构，并且根据所述控制要求，完成了电机控制系统的硬件PCB板的绘制和两电机控制实验平台的搭建。　　滑移率是在车辆行驶过程中另一个表征车辆稳定性能的重要参数。本文设计了基于模糊控制的以滑移率为控制变量的横摆角速度和质心侧偏角联合控制结构。为此根据车辆动力学系统建立了七自由度非线性动力学整车模型，轮胎模型的建立上选择了高精度的“魔术公式”轮胎。此外，为了设立横摆角速度和质心侧偏角的参考目标，基于线性二自由度车辆模型推导了理想横摆角速度和质心侧偏角。考虑到五相电机的良好容错性能，引入失效因子，多电机驱动电动汽车在行驶中发生故障后的容错控制策略上产生了与三相驱动电机汽车不同思路。　　最后，使用Matlab/Simulink仿真软件将前文所述的模型、控制结构进行了仿真平台的模块搭建。基于所搭建的仿真平台，进行不同工况下的仿真测试，迸一步验证了电子差速系统在车辆上的稳定性和容错性。将所搭建的七自由度非线性车辆模型与Carsim的车辆模型进行对比，证明所建车辆非线性模型可以反映实车的行驶状态。以滑移率为控制变量复杂控制过程中电子差速系统也具有维持车辆行驶状态参数稳定的能力。基于两电机驱动控制实验平台进行了电子差速实验，更有力的证实了电子差速系统在车辆稳定控制上的可行性。
作者：	万融
专业：	电力电子与电力传动
导师：	刘国海
授予学位：	硕士
授予学位单位：	江苏大学
学位年度：	2014
正文语种：	中文