采用輪轂電機(jī)獨(dú)立驅(qū)動(dòng)的電動(dòng)汽車使車輛傳動(dòng)系統(tǒng)得到了根本簡(jiǎn)化,便于實(shí)現(xiàn)多軸多輪驅(qū)動(dòng),提高了驅(qū)動(dòng)效能及控制的靈活性,已成為車用驅(qū)動(dòng)方式研究的熱點(diǎn)。四輪獨(dú)立驅(qū)動(dòng)電動(dòng)汽車的轉(zhuǎn)向可通過(guò)差速控制取代傳統(tǒng)的機(jī)械差速器來(lái)實(shí)現(xiàn),進(jìn)一步簡(jiǎn)化了車輛的轉(zhuǎn)向結(jié)構(gòu)。電子差速控制方案是影響車輛轉(zhuǎn)彎半徑、行駛穩(wěn)定性的關(guān)鍵因素,本文主要針對(duì)電子差速系統(tǒng)在四輪獨(dú)立驅(qū)動(dòng)電動(dòng)汽車的應(yīng)用展開(kāi)了研究。首先,本文對(duì)電子差速原理進(jìn)行了分析,為了得到電動(dòng)汽車四個(gè)車輪的理論速度,分別建立了前輪差速轉(zhuǎn)向模型和四輪差速轉(zhuǎn)向模型,并分析了兩種差速方式各自優(yōu)勢(shì);為了研究轉(zhuǎn)向角變化對(duì)車輪的影響,建立了差速轉(zhuǎn)向動(dòng)力學(xué)模型和輪胎模型。其次,在對(duì)所建立的模型進(jìn)行分析后,并基于對(duì)現(xiàn)有電子差速系統(tǒng)的研究分析、駕駛過(guò)程的安全性、差速方式的靈活性和工程應(yīng)用實(shí)際情況的綜合考慮,設(shè)計(jì)了基于不同行駛狀態(tài)和車況下的電子差速方案。電動(dòng)汽車的電子差速控制器,通過(guò)對(duì)車況信號(hào)實(shí)時(shí)采集,判斷執(zhí)行不同的電子差速方式;同時(shí)計(jì)算不同差速方案中四個(gè)車輪的車速實(shí)時(shí)變化情況,并將車速的控制信號(hào)分別發(fā)送給四個(gè)電機(jī)驅(qū)動(dòng)控制器,電機(jī)驅(qū)動(dòng)控制器控制輪轂電機(jī)運(yùn)行,達(dá)到差速的目的。電子差速控制器還實(shí)時(shí)的對(duì)四個(gè)車輪的滑移率/滑轉(zhuǎn)率進(jìn)行檢測(cè),從而判斷四個(gè)車輪的行駛狀況,并對(duì)四個(gè)車輪的速度進(jìn)行實(shí)時(shí)調(diào)整。文章對(duì)所建立的Matlab/Simulink差速仿真模型結(jié)果進(jìn)行了分析,驗(yàn)證了電子差速方案的有效性。然后,本文對(duì)電動(dòng)汽車的電控系統(tǒng)和軟件進(jìn)行了設(shè)計(jì)。主要對(duì)電動(dòng)汽車的電子差速控制器進(jìn)行了詳細(xì)設(shè)計(jì),使用Altium Designer對(duì)控制器進(jìn)行原理圖設(shè)計(jì)和PCB繪制;根據(jù)電動(dòng)汽車的差速功能要求,使用KeilμVision4對(duì)電動(dòng)汽車控制器進(jìn)行電子差速軟件開(kāi)發(fā),并搭建了電動(dòng)汽車的差速實(shí)驗(yàn)平臺(tái)。最后,本文研制了原理樣車,對(duì)電控系統(tǒng)和電子差速系統(tǒng)進(jìn)行實(shí)驗(yàn),實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明所設(shè)計(jì)的電子差速方案有效可行。
【學(xué)位單位】：西安科技大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位年份】：2018
【中圖分類】：U469.72
【部分圖文】：

向驅(qū)動(dòng)力分配情況、輪胎的滑轉(zhuǎn)率和路面附著系數(shù)等，取得了許多成果。文獻(xiàn)[9]基于后輪驅(qū)動(dòng)的電動(dòng)車，采用滑�？刂扑惴▽�(duì)驅(qū)動(dòng)電機(jī)進(jìn)行了閉環(huán)控制，取得了很好的控制效果。文獻(xiàn)[10]基于兩后輪獨(dú)立驅(qū)動(dòng)的電動(dòng)汽車，建立了以車輪轉(zhuǎn)速為控制目標(biāo)的自適應(yīng)控制和以橫擺角速度為控制目標(biāo)的兩層控制方案，并達(dá)到了控制目標(biāo)。文獻(xiàn)[11]設(shè)計(jì)了基于前輪、后輪和四輪三種電子差速控制模式的電子差速器，并進(jìn)行了仿真和大量的實(shí)驗(yàn)。2014 年，日本的純電動(dòng)汽車研發(fā)公司——SIM-Drive 宣布：研發(fā)出第四款車輛“SIM-HAL”，如圖 1.1（a）所示。該車采用四個(gè)輪轂電機(jī)直接驅(qū)動(dòng)，進(jìn)行四輪獨(dú)立控制，實(shí)現(xiàn)了電動(dòng)汽車的機(jī)動(dòng)性與穩(wěn)定性的平衡。美國(guó)著名的電動(dòng)汽車及能源公司——特斯拉（Tesla），從 2008 年至 2017 年期間相繼推出了“Roadster”、“Model S”、“Model X”、“Model 3”，如圖 1.1（b）所示。其設(shè)計(jì)制造、電池技術(shù)、充電技術(shù)、電池管理、驅(qū)動(dòng)技術(shù)不斷完善，而驅(qū)動(dòng)技術(shù)也由原來(lái)的兩輪驅(qū)動(dòng)逐漸提升為四輪全驅(qū)，而這背后依托的是兩個(gè)電機(jī)：一個(gè)電機(jī)驅(qū)動(dòng)后輪，配合另一個(gè)較小的電機(jī)驅(qū)動(dòng)前輪。Tesla 無(wú)疑極大的推動(dòng)了電動(dòng)汽車的發(fā)展。

（a）“春暉三號(hào)” （b）文獻(xiàn) 13 和 14 的差速結(jié)構(gòu)圖 1.2 “春暉三號(hào)”和文獻(xiàn) 13 和 14 的差速結(jié)構(gòu)獻(xiàn)[13]和文獻(xiàn)[14]對(duì)基于 Ackerman 轉(zhuǎn)向模型的電子差速控制進(jìn)行了研究，列研究成果，其研究模型如圖 1.2（b）所示。獻(xiàn)[15]和文獻(xiàn)[16]設(shè)計(jì)了基于神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的電子差速控制系統(tǒng)。該系統(tǒng)通過(guò)行分析，估算出各種情況下車輪的轉(zhuǎn)速，實(shí)現(xiàn)起來(lái)比較方便。獻(xiàn)[17]提出了以輪胎滑移率為控制目標(biāo)的用于轉(zhuǎn)矩分配的滑�？刂撇呗�，分析，也取得了一定的效果。011 年，奇瑞公司展出了采用四輪驅(qū)動(dòng)的瑞麟“XI-EV”純電動(dòng)汽車，車輪進(jìn)行單獨(dú)調(diào)節(jié)，如圖 1.3（a）所示。

（a）“春暉三號(hào)” （b）文獻(xiàn) 13 和 14 的差速結(jié)構(gòu)圖 1.2 “春暉三號(hào)”和文獻(xiàn) 13 和 14 的差速結(jié)構(gòu)文獻(xiàn)[13]和文獻(xiàn)[14]對(duì)基于 Ackerman 轉(zhuǎn)向模型的電子差速控制進(jìn)行了研究，并取一系列研究成果，其研究模型如圖 1.2（b）所示。文獻(xiàn)[15]和文獻(xiàn)[16]設(shè)計(jì)了基于神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的電子差速控制系統(tǒng)。該系統(tǒng)通過(guò)對(duì)樣據(jù)進(jìn)行分析，估算出各種情況下車輪的轉(zhuǎn)速，實(shí)現(xiàn)起來(lái)比較方便。文獻(xiàn)[17]提出了以輪胎滑移率為控制目標(biāo)的用于轉(zhuǎn)矩分配的滑�？刂撇呗�，通過(guò)仿真分析，也取得了一定的效果。2011 年，奇瑞公司展出了采用四輪驅(qū)動(dòng)的瑞麟“XI-EV”純電動(dòng)汽車，車輪的驅(qū)可以進(jìn)行單獨(dú)調(diào)節(jié)，如圖 1.3（a）所示。

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：2827468