【摘 要】
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现阶段纯电动汽车有着续航偏低、补能较慢、三电系统等核心部件可靠性有待检验等问题的困扰。随着电动车补贴政策逐渐退坡,行业将面临大考,优化车辆性能提升竞争力势在必行。电动车性能的优化,一是补齐续驶里程短板、升级充换电技术缓解续航压力;二是提升行驶能力,发挥电机转矩精确可控响应迅速的优势。分布式驱动电动汽车各车轮装配独立的驱动电机,机械结构约束少,具有良好的性能潜力,是电动车行业的研究热点。本文针对一台
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现阶段纯电动汽车有着续航偏低、补能较慢、三电系统等核心部件可靠性有待检验等问题的困扰。随着电动车补贴政策逐渐退坡,行业将面临大考,优化车辆性能提升竞争力势在必行。电动车性能的优化,一是补齐续驶里程短板、升级充换电技术缓解续航压力;二是提升行驶能力,发挥电机转矩精确可控响应迅速的优势。分布式驱动电动汽车各车轮装配独立的驱动电机,机械结构约束少,具有良好的性能潜力,是电动车行业的研究热点。本文针对一台四轮均装配相同轮边电机的试验样车。首先根据操纵稳定性需求,使用二自由度车辆模型计算的理想横摆角速度、质心侧偏角作为控制目标。分别使用模糊控制与滑模控制理论设计补偿横摆力矩制定模块。基于摩擦圆理论建立目标函数,结合其他硬件参数的约束向各轮分配驱动转矩。同时设计了变参数PI控制器实现驱动防滑功能,为避免驱动防滑对车辆横摆控制造成干扰,打滑车轮同轴对侧车轮进行相同数值的转矩调节。对于低速大方向盘转角工况,分析了双轴轮式分布式驱动电动汽车实现原地差动转向的必要条件为轮距大于轴距,不适用于本文选用的试验样车。基于阿卡曼转向模型,设计了根据左右两侧车轮垂直载荷比例分配驱动转矩的差动辅助转向控制策略。并加入PI驱动防滑控制器。使用MATLAB/Simulink搭建控制策略各模块、CarSim搭建试验样车模型,组成联合仿真平台。设计6种典型工况对控制策略进行仿真验证。仿真结果显示,对于附着条件良好的路面,当车速达到80km/h时,补偿横摆力矩控制策略能有效提高车辆操纵稳定性,其中采用滑模控制器的方案对于多次方向盘转角阶跃输入的工况应对能力优于采用模糊控制器的方案;在本文设计的低速工况下,当方向盘转角为540°时,使用差动辅助转向方案相比驱动力均分的对照组,转弯半径缩小了6.73%。使用NI公司的实时控制器搭建快速控制原型试验平台。分布式驱动控制器主程序的运行时长稳定保持在20ms以内,实时性良好,具有实用价值。进行直角转弯行驶、蛇行行驶、定长圆周行驶等实车试验,验证了控制策略的有效性。实验数据与同工况仿真结果一致性较高,可使用仿真对不便实车试验的复杂工况下控制策略的效果进行检验。
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