【摘要】：當(dāng)前,環(huán)境污染和清潔能源已成為全世界的焦點。而電動汽車,尤其是四輪輪轂驅(qū)動電動汽車,因其具有節(jié)能和零排放等優(yōu)點而成為研究熱點。滑移率控制作為電動汽車縱-垂向協(xié)同控制的重要組成部分,對于車輛的安全性和動力性起著至關(guān)重要的作用。車輛在低附著系數(shù)不平路面行駛時,車輪的滑移率穩(wěn)定區(qū)間較小,極易出現(xiàn)車輪過度滑轉(zhuǎn)或抱死的現(xiàn)象,這使得車輛的安全性難以保證。本文主要針對裝配被動懸架的四輪輪轂驅(qū)動電動汽車在低附著系數(shù)不平路面上行駛過程中的滑移率控制進行研究。建立了同時考慮縱-垂向載荷變化的1/2車輛模型,設(shè)計了考慮安全約束的非線性、多目標(biāo)滑移率控制系統(tǒng)。根據(jù)各個車輪的垂向載荷,將滑移率控制在最優(yōu)值,從而避免車輪的過度滑轉(zhuǎn)或抱死,增大了車輛的縱向力,提高了安全性和動力性。本文的主要工作內(nèi)容如下:首先,介紹了研究電動汽車的背景意義,闡述了四輪輪轂驅(qū)動電動汽車的結(jié)構(gòu)特點,分析了滑移率控制對于電動汽車縱-垂向力協(xié)同控制的重要性。從控制結(jié)構(gòu)的角度綜述了電動汽車縱-垂向力協(xié)同控制系統(tǒng)的國內(nèi)外研究現(xiàn)狀,并著重對電動汽車滑移率控制方法進行了歸納總結(jié)。其次,針對四輪輪轂驅(qū)動電動汽車進行了動力學(xué)分析,建立了包括13自由度整車模型、輪胎模型和輪轂電機模型的整車動力學(xué)模型,13自由度的整車模型考慮了橫擺運動、翻滾運動和橫向運動。之后,在Matlab/Simulink環(huán)境下,驗證了13自由度整車模型的有效性。再次,針對低附著系數(shù)不平路面的滑移率控制,搭建了用于控制系統(tǒng)設(shè)計的1/2縱-垂向車輛模型。該模型考慮了車輪的垂向振動載荷和俯仰運動的載荷轉(zhuǎn)移,能夠充分的表現(xiàn)出車輛的縱-垂向動力學(xué)特性。根據(jù)四輪輪轂驅(qū)動電動汽車的結(jié)構(gòu)特點,將滑移率的穩(wěn)定區(qū)間作為控制系統(tǒng)的狀態(tài)約束,將輪轂電機輸出轉(zhuǎn)矩的最大值作為控制系統(tǒng)的輸出約束。以控制滑移率取得最優(yōu)值為主要控制目標(biāo),兼顧減小電機輸出轉(zhuǎn)矩和電機輸出轉(zhuǎn)矩的變化率,設(shè)計了非線性模型預(yù)測控制系統(tǒng),得到最優(yōu)的控制轉(zhuǎn)矩,提高了電動汽車的驅(qū)動性或制動性,保證了車輛安全性、駕駛員舒適性,并減少了能量消耗。最后,在Matlab/Simulink仿真環(huán)境下,基于13自由度整車模型,針對覆雪和覆冰兩種低附著系數(shù)不平路面,在起步、加速和制動工況下,驗證了負(fù)載變化時,滑移率控制系統(tǒng)的有效性。
【圖文】：

1c ,2c ,3c 的取值過相關(guān)研究者實車測量實驗，得到三個可變參數(shù)在五種常.1 所示。.1 中的五組參數(shù)，可以得到圖 2.2 中所示的五條摩擦系數(shù)與可以看出，在相同的滑移率情況下，干燥的瀝青路面提供 1.2，而冰面所能提供的摩擦系數(shù)最小，其峰值為 0.05。其在兩者之間。本文需要根據(jù)仿真實驗所需路面條件選取適動汽車的輪胎建模。表 2.1 不同路面條件下輪胎模型參數(shù)值路面條件 c1c2c3干燥瀝青路面 1.2801 23.99 0.52潮濕瀝青路面 0.857 33.822 0.347干燥水泥路面 1.1973 25.168 0.5373覆雪路面 0.1946 94.129 0.0646覆冰路面 0.05 306 0

圖 2.3 整車模型的驗證曲線 為整車模型的驗證曲線圖，圖中藍色、綠色曲線分別代表 CarSi本文所建模型的數(shù)據(jù)曲線。經(jīng)過 10s 后，車輛的縱向速度由80k本文所建模型的速度能夠跟蹤上 CarSim 模型的速度變化曲線，在可接受的范圍內(nèi)。在橫擺角的變化曲線中，本文的模型相比于致，但 CarSim 模型的峰值為 26deg，本文所建模型的峰值為 2。在橫擺角速度的變化曲線中，本文的模型相較 CarSim 模型再s 的誤差，前者的橫擺角速度峰值為 18deg/s，后者的橫擺角速度為擺角速度的誤差是由于本文主要針對車輛的縱-垂向動力學(xué)特性在橫向動力學(xué)的建模過程中進行了更多的簡化。所以，由整車看出本文所建立的整車模型與CarSim中的整車模型在橫向與縱，誤差很小。述，本文中建立的 13 自由度整車模型與 CarSim 中的模型在動誤差在允許的范圍內(nèi)，所以本文所建的這兩種模型能夠真實反動電動汽車的基本力學(xué)特性和運動狀態(tài)。因此，通過驗證，本
【學(xué)位授予單位】：吉林大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號】：U469.72

【參考文獻】

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本文編號：2640522