【摘要】：本文依托于國家自然科學(xué)基金項(xiàng)目“分布式驅(qū)動電動汽車動力學(xué)仿真軟件集成開發(fā)與應(yīng)用”。以輪轂電機(jī)驅(qū)動的分布式電動汽車為研究對象,從車輛系統(tǒng)動力學(xué)及其控制原理出發(fā),構(gòu)建了分布式驅(qū)動電動汽車七自由度車輛模型。設(shè)計(jì)了基于無軌卡爾濾波理論的車輛狀態(tài)觀測器。并且搭建Simulink和Carsim聯(lián)合仿真平臺、車輛狀態(tài)量測試系統(tǒng)與輪轂電機(jī)驅(qū)動試驗(yàn)樣車。本文的主要研究內(nèi)容如下:(1)建立聯(lián)合仿真平臺本文基于Simulink和Carsim軟件搭建了包含Simulink電機(jī)模型與Carsim車輛模型的分布式驅(qū)動電動汽車聯(lián)合仿真平臺。通過斷開CarSim傳統(tǒng)內(nèi)燃機(jī)汽車模型的動力源,然后接入Simulink電機(jī)模型,搭建分布式驅(qū)動電動汽車Simulink和CarSim聯(lián)合仿真平臺,并通過聯(lián)合仿真實(shí)驗(yàn)對模型進(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)合仿真平臺為后續(xù)的對分布式驅(qū)動電動汽車車輛狀態(tài)估計(jì)奠定了基礎(chǔ)。(2)建立七自由度車輛模型與設(shè)計(jì)車輛狀態(tài)觀測器在分布式驅(qū)動電動汽車Simulink和CarSim聯(lián)合仿真平臺的基礎(chǔ)上,通過Simulink軟件構(gòu)建了包含縱向、橫向、橫擺以及四個(gè)車輪的轉(zhuǎn)動等7自由度的非線性車輛動力學(xué)模型,利用Simulink七自由度車輛動力學(xué)模型和CarSim車輛模型進(jìn)行對比驗(yàn)證。在設(shè)計(jì)無軌卡爾曼濾波狀態(tài)觀測器時(shí),以轉(zhuǎn)向盤轉(zhuǎn)角、分布式電動汽車輪轂電機(jī)轉(zhuǎn)矩及各輪輪速等易測信號為輸入量,對縱向車速、橫向車速、橫擺角速度以及縱、橫向加速度等車輛關(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)雙移線工況對觀測器進(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)的絕對誤差在0.15%以內(nèi);在低附著系數(shù)路面時(shí),其狀態(tài)估計(jì)的絕對誤差在0.2%以內(nèi)。表明所建的車輛動力學(xué)模型是準(zhǔn)確有效,能實(shí)時(shí)反應(yīng)車輛行駛過程中的狀態(tài);所設(shè)計(jì)的參數(shù)觀測器觀測誤差小、估計(jì)精度高。(3)搭建車輛狀態(tài)量測試系統(tǒng)本文需要測量的變量有輪轂電機(jī)轉(zhuǎn)矩、方向盤轉(zhuǎn)角、四個(gè)車輪的輪速以及待估計(jì)的關(guān)鍵狀態(tài)量(縱向車速、橫向車速、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)矩不易測得,故轉(zhuǎn)化為測量輪轂電機(jī)的電流和電壓;而輪轂電機(jī)的電流和電壓則通過自主設(shè)計(jì)的電流、電壓信號采集裝置測得;方向盤轉(zhuǎn)角信號通過加裝在汽車原方向盤上的測力方向盤測得。輪速信號是通過安裝在車軸轉(zhuǎn)動部分的齒圈與安裝在非轉(zhuǎn)動部分的輪速傳感器之間的相對運(yùn)動得到的;待估計(jì)的關(guān)鍵狀態(tài)量則通過姿態(tài)方位組合導(dǎo)航系統(tǒng)(產(chǎn)品型號:XW-ADU5630)測得。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)測量算法組成。(4)關(guān)鍵狀態(tài)參數(shù)觀測方法的實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證試驗(yàn)樣車的制作是在某國產(chǎn)電動汽車的基礎(chǔ)上進(jìn)行改裝而成。將原有的前置前驅(qū)驅(qū)動形式改為四輪獨(dú)立驅(qū)動形式。對前后懸架的轉(zhuǎn)向節(jié)、下控制臂、減振器、制動器進(jìn)行了改造,以方便驅(qū)動電機(jī)的安裝。輪轂驅(qū)動電機(jī)總成與懸架系統(tǒng)裝配合理,解決了通常安裝輪轂驅(qū)動電機(jī)所帶來的輪距增大和簧下質(zhì)量增加難題。從而保證試驗(yàn)樣車在場地實(shí)車實(shí)驗(yàn)過程中的安全性和良好的運(yùn)動特性。
【學(xué)位授予單位】：長沙理工大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號】：U469.72
【圖文】：

邐（ｂ）輪邊驅(qū)動邐（ｃ）輪毅驅(qū)動逡逑圖１．１純電動汽車驅(qū)動系統(tǒng)典型結(jié)構(gòu)形式逡逑１．１．２輪轂電機(jī)電動汽車國內(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)的電動汽車Ｍ，如圖Ｌ２所逡逑示。美國軍方曾與通用達(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)動的全逡逑路況“悍馬”特種車輛（如圖１．３所示）。最近幾年來，雙方又促進(jìn)合作，并開發(fā)了先逡逑進(jìn)的地面機(jī)動車輛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)動電動汽車逡逑，＇邐１ＯＴＣ逡逑圖１．３焊馬越野車邐圖１．４美軍戰(zhàn)車ＡＧＭＶ逡逑日本在輪轂電機(jī)驅(qū)動汽車研宄方面起步較早，上世紀(jì)９０年代末，日本豐田汽車公逡逑２逡逑

邐（ｂ）輪邊驅(qū)動邐（ｃ）輪毅驅(qū)動逡逑圖１．１純電動汽車驅(qū)動系統(tǒng)典型結(jié)構(gòu)形式逡逑１．１．２輪轂電機(jī)電動汽車國內(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)的電動汽車Ｍ，如圖Ｌ２所逡逑示。美國軍方曾與通用達(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)動的全逡逑路況“悍馬”特種車輛（如圖１．３所示）。最近幾年來，雙方又促進(jìn)合作，并開發(fā)了先逡逑進(jìn)的地面機(jī)動車輛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)動電動汽車逡逑，＇邐１ＯＴＣ逡逑圖１．３焊馬越野車邐圖１．４美軍戰(zhàn)車ＡＧＭＶ逡逑日本在輪轂電機(jī)驅(qū)動汽車研宄方面起步較早，上世紀(jì)９０年代末，日本豐田汽車公逡逑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)的電動汽車Ｍ，如圖Ｌ２所逡逑示。美國軍方曾與通用達(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)動的全逡逑路況“悍馬”特種車輛（如圖１．３所示）。最近幾年來，雙方又促進(jìn)合作，并開發(fā)了先逡逑進(jìn)的地面機(jī)動車輛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)動電動汽車逡逑，＇邐１ＯＴＣ逡逑圖１．３焊馬越野車邐圖１．４美軍戰(zhàn)車ＡＧＭＶ逡逑日本在輪轂電機(jī)驅(qū)動汽車研宄方面起步較早，上世紀(jì)９０年代末，日本豐田汽車公逡逑２逡逑

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5 呹本政男;晪道力;

本文編號：2781274