【摘要】：本文依托于國(guó)家自然科學(xué)基金項(xiàng)目“分布式驅(qū)動(dòng)電動(dòng)汽車(chē)動(dòng)力學(xué)仿真軟件集成開(kāi)發(fā)與應(yīng)用”。以輪轂電機(jī)驅(qū)動(dòng)的分布式電動(dòng)汽車(chē)為研究對(duì)象,從車(chē)輛系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)及其控制原理出發(fā),構(gòu)建了分布式驅(qū)動(dòng)電動(dòng)汽車(chē)七自由度車(chē)輛模型。設(shè)計(jì)了基于無(wú)軌卡爾濾波理論的車(chē)輛狀態(tài)觀測(cè)器。并且搭建Simulink和Carsim聯(lián)合仿真平臺(tái)、車(chē)輛狀態(tài)量測(cè)試系統(tǒng)與輪轂電機(jī)驅(qū)動(dòng)試驗(yàn)樣車(chē)。本文的主要研究?jī)?nèi)容如下:(1)建立聯(lián)合仿真平臺(tái)本文基于Simulink和Carsim軟件搭建了包含Simulink電機(jī)模型與Carsim車(chē)輛模型的分布式驅(qū)動(dòng)電動(dòng)汽車(chē)聯(lián)合仿真平臺(tái)。通過(guò)斷開(kāi)CarSim傳統(tǒng)內(nèi)燃機(jī)汽車(chē)模型的動(dòng)力源,然后接入Simulink電機(jī)模型,搭建分布式驅(qū)動(dòng)電動(dòng)汽車(chē)Simulink和CarSim聯(lián)合仿真平臺(tái),并通過(guò)聯(lián)合仿真實(shí)驗(yàn)對(duì)模型進(jìn)行了驗(yàn)證。雙移線實(shí)驗(yàn)工況與蛇形繞樁實(shí)驗(yàn)工況聯(lián)合仿真表明,Carsim車(chē)輛模型和Simulink電機(jī)模型均具有良好的響應(yīng)特性。該聯(lián)合仿真平臺(tái)為后續(xù)的對(duì)分布式驅(qū)動(dòng)電動(dòng)汽車(chē)車(chē)輛狀態(tài)估計(jì)奠定了基礎(chǔ)。(2)建立七自由度車(chē)輛模型與設(shè)計(jì)車(chē)輛狀態(tài)觀測(cè)器在分布式驅(qū)動(dòng)電動(dòng)汽車(chē)Simulink和CarSim聯(lián)合仿真平臺(tái)的基礎(chǔ)上,通過(guò)Simulink軟件構(gòu)建了包含縱向、橫向、橫擺以及四個(gè)車(chē)輪的轉(zhuǎn)動(dòng)等7自由度的非線性車(chē)輛動(dòng)力學(xué)模型,利用Simulink七自由度車(chē)輛動(dòng)力學(xué)模型和CarSim車(chē)輛模型進(jìn)行對(duì)比驗(yàn)證。在設(shè)計(jì)無(wú)軌卡爾曼濾波狀態(tài)觀測(cè)器時(shí),以轉(zhuǎn)向盤(pán)轉(zhuǎn)角、分布式電動(dòng)汽車(chē)輪轂電機(jī)轉(zhuǎn)矩及各輪輪速等易測(cè)信號(hào)為輸入量,對(duì)縱向車(chē)速、橫向車(chē)速、橫擺角速度以及縱、橫向加速度等車(chē)輛關(guān)鍵參數(shù)進(jìn)行估計(jì)。最后,選取高附著系數(shù)雙移線工況和低附著系數(shù)雙移線工況對(duì)觀測(cè)器進(jìn)行仿真實(shí)驗(yàn)。仿真結(jié)果:在高附著系數(shù)路面時(shí),其狀態(tài)估計(jì)的絕對(duì)誤差在0.15%以?xún)?nèi);在低附著系數(shù)路面時(shí),其狀態(tài)估計(jì)的絕對(duì)誤差在0.2%以?xún)?nèi)。表明所建的車(chē)輛動(dòng)力學(xué)模型是準(zhǔn)確有效,能實(shí)時(shí)反應(yīng)車(chē)輛行駛過(guò)程中的狀態(tài);所設(shè)計(jì)的參數(shù)觀測(cè)器觀測(cè)誤差小、估計(jì)精度高。(3)搭建車(chē)輛狀態(tài)量測(cè)試系統(tǒng)本文需要測(cè)量的變量有輪轂電機(jī)轉(zhuǎn)矩、方向盤(pán)轉(zhuǎn)角、四個(gè)車(chē)輪的輪速以及待估計(jì)的關(guān)鍵狀態(tài)量(縱向車(chē)速、橫向車(chē)速、橫擺角速度、縱向加速度和橫向加速度)。由于輪轂電機(jī)轉(zhuǎn)矩不易測(cè)得,故轉(zhuǎn)化為測(cè)量輪轂電機(jī)的電流和電壓;而輪轂電機(jī)的電流和電壓則通過(guò)自主設(shè)計(jì)的電流、電壓信號(hào)采集裝置測(cè)得;方向盤(pán)轉(zhuǎn)角信號(hào)通過(guò)加裝在汽車(chē)原方向盤(pán)上的測(cè)力方向盤(pán)測(cè)得。輪速信號(hào)是通過(guò)安裝在車(chē)軸轉(zhuǎn)動(dòng)部分的齒圈與安裝在非轉(zhuǎn)動(dòng)部分的輪速傳感器之間的相對(duì)運(yùn)動(dòng)得到的;待估計(jì)的關(guān)鍵狀態(tài)量則通過(guò)姿態(tài)方位組合導(dǎo)航系統(tǒng)(產(chǎn)品型號(hào):XW-ADU5630)測(cè)得。該系統(tǒng)主要由高精度的MEMS陀螺和加速度計(jì)以及姿態(tài)測(cè)量算法組成。(4)關(guān)鍵狀態(tài)參數(shù)觀測(cè)方法的實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證試驗(yàn)樣車(chē)的制作是在某國(guó)產(chǎn)電動(dòng)汽車(chē)的基礎(chǔ)上進(jìn)行改裝而成。將原有的前置前驅(qū)驅(qū)動(dòng)形式改為四輪獨(dú)立驅(qū)動(dòng)形式。對(duì)前后懸架的轉(zhuǎn)向節(jié)、下控制臂、減振器、制動(dòng)器進(jìn)行了改造,以方便驅(qū)動(dòng)電機(jī)的安裝。輪轂驅(qū)動(dòng)電機(jī)總成與懸架系統(tǒng)裝配合理,解決了通常安裝輪轂驅(qū)動(dòng)電機(jī)所帶來(lái)的輪距增大和簧下質(zhì)量增加難題。從而保證試驗(yàn)樣車(chē)在場(chǎng)地實(shí)車(chē)實(shí)驗(yàn)過(guò)程中的安全性和良好的運(yùn)動(dòng)特性。
【學(xué)位授予單位】：長(zhǎng)沙理工大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類(lèi)號(hào)】：U469.72
【圖文】：

邐（ｂ）輪邊驅(qū)動(dòng)邐（ｃ）輪毅驅(qū)動(dòng)逡逑圖１．１純電動(dòng)汽車(chē)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)典型結(jié)構(gòu)形式逡逑１．１．２輪轂電機(jī)電動(dòng)汽車(chē)國(guó)內(nèi)外發(fā)展歷程逡逑在１９００年，費(fèi)迪南德？保時(shí)捷制造出兩個(gè)前輪為輪轂電機(jī)的電動(dòng)汽車(chē)Ｍ，如圖Ｌ２所逡逑示。美國(guó)軍方曾與通用達(dá)成合作，并于在２０世紀(jì)初致力研發(fā)出了以輪轂電機(jī)驅(qū)動(dòng)的全逡逑路況“悍馬”特種車(chē)輛（如圖１．３所示）。最近幾年來(lái)，雙方又促進(jìn)合作，并開(kāi)發(fā)了先逡逑進(jìn)的地面機(jī)動(dòng)車(chē)輛ＡＧＭＶ邋（如圖１．４所示）。逡逑ｍｍ逡逑圖１．２保時(shí)捷制造的輪z@電機(jī)前輪驅(qū)動(dòng)電動(dòng)汽車(chē)逡逑，＇邐１ＯＴＣ逡逑圖１．３焊馬越野車(chē)邐圖１．４美軍戰(zhàn)車(chē)ＡＧＭＶ逡逑日本在輪轂電機(jī)驅(qū)動(dòng)汽車(chē)研宄方面起步較早，上世紀(jì)９０年代末，日本豐田汽車(chē)公逡逑２逡逑

邐（ｂ）輪邊驅(qū)動(dòng)邐（ｃ）輪毅驅(qū)動(dòng)逡逑圖１．１純電動(dòng)汽車(chē)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)典型結(jié)構(gòu)形式逡逑１．１．２輪轂電機(jī)電動(dòng)汽車(chē)國(guó)內(nèi)外發(fā)展歷程逡逑在１９００年，費(fèi)迪南德？保時(shí)捷制造出兩個(gè)前輪為輪轂電機(jī)的電動(dòng)汽車(chē)Ｍ，如圖Ｌ２所逡逑示。美國(guó)軍方曾與通用達(dá)成合作，并于在２０世紀(jì)初致力研發(fā)出了以輪轂電機(jī)驅(qū)動(dòng)的全逡逑路況“悍馬”特種車(chē)輛（如圖１．３所示）。最近幾年來(lái)，雙方又促進(jìn)合作，并開(kāi)發(fā)了先逡逑進(jìn)的地面機(jī)動(dòng)車(chē)輛ＡＧＭＶ邋（如圖１．４所示）。逡逑ｍｍ逡逑圖１．２保時(shí)捷制造的輪z@電機(jī)前輪驅(qū)動(dòng)電動(dòng)汽車(chē)逡逑，＇邐１ＯＴＣ逡逑圖１．３焊馬越野車(chē)邐圖１．４美軍戰(zhàn)車(chē)ＡＧＭＶ逡逑日本在輪轂電機(jī)驅(qū)動(dòng)汽車(chē)研宄方面起步較早，上世紀(jì)９０年代末，日本豐田汽車(chē)公逡逑２逡逑

在１９００年，費(fèi)迪南德？保時(shí)捷制造出兩個(gè)前輪為輪轂電機(jī)的電動(dòng)汽車(chē)Ｍ，如圖Ｌ２所逡逑示。美國(guó)軍方曾與通用達(dá)成合作，并于在２０世紀(jì)初致力研發(fā)出了以輪轂電機(jī)驅(qū)動(dòng)的全逡逑路況“悍馬”特種車(chē)輛（如圖１．３所示）。最近幾年來(lái)，雙方又促進(jìn)合作，并開(kāi)發(fā)了先逡逑進(jìn)的地面機(jī)動(dòng)車(chē)輛ＡＧＭＶ邋（如圖１．４所示）。逡逑ｍｍ逡逑圖１．２保時(shí)捷制造的輪z@電機(jī)前輪驅(qū)動(dòng)電動(dòng)汽車(chē)逡逑，＇邐１ＯＴＣ逡逑圖１．３焊馬越野車(chē)邐圖１．４美軍戰(zhàn)車(chē)ＡＧＭＶ逡逑日本在輪轂電機(jī)驅(qū)動(dòng)汽車(chē)研宄方面起步較早，上世紀(jì)９０年代末，日本豐田汽車(chē)公逡逑２逡逑

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5 呹本政男;晪道力;

本文編號(hào)：2781274