電動汽車的電子差速穩(wěn)定性和容錯性研究.pdf

1、輪驅(qū)電動汽車以輪轂電機作為驅(qū)動電機，實現(xiàn)各個車輪獨立驅(qū)動的純電動汽車。輪驅(qū)電動汽車的出現(xiàn)突破了電動汽車研究的局限:不只是在傳統(tǒng)汽車基礎(chǔ)上用電池組加大功率電機的組合更換內(nèi)燃機的簡單替代。但與此同時，也帶來了全新的問題:電動汽車的架構(gòu)以及驅(qū)動控制都需要重新設(shè)計與深入研究。基于不斷提高的車輛主動安全性能的要求，車輛的行駛穩(wěn)定性成為研究的熱點問題。電子差速技術(shù)是這一問題的途徑之一，在此基礎(chǔ)上，加強其控制系統(tǒng)的容錯性能，則能更好地保證車輛的穩(wěn)定性

2、能和安全性能。
　　電子差速技術(shù)是以取代傳統(tǒng)汽車的機械差速為設(shè)計目的，實現(xiàn)多個驅(qū)動電機的協(xié)調(diào)控制，從而保證車輛的準確轉(zhuǎn)向及轉(zhuǎn)向穩(wěn)定性。它是車身保持穩(wěn)定的關(guān)鍵技術(shù)之一。本文以前輪轉(zhuǎn)向、雙后輪驅(qū)動的輪驅(qū)電動汽車作為研究對象，深入研究了提高系統(tǒng)穩(wěn)定性和容錯性的差速控制問題。本文主要做了如下的工作:
　　首先，介紹了電子差速的控制原理，在Ackerman-Jeantand轉(zhuǎn)向模型的基礎(chǔ)上推導(dǎo)了差速計算公式。選用抗干擾性能好、跟蹤能力

3、強的主從式多電機控制結(jié)構(gòu)，詳述了主從控制結(jié)構(gòu)在車輛穩(wěn)定性和容錯性上的功能與作用。在理論上論證了電子差速系統(tǒng)保持車輛穩(wěn)定性和抗擾動容錯性的基本原理。因而，系統(tǒng)具有較強的魯棒性。
　　其次，選用了五相永磁容錯電機作為輪驅(qū)電動汽車的驅(qū)動電機，選用的五相電機本身就具有良好的容錯性能?；谄浜喕臄?shù)學(xué)模型，推導(dǎo)了五相永磁容錯電機的驅(qū)動控制及其容錯控制。為了得到最大輸出轉(zhuǎn)矩，采用Id=0的控制策略和電流滯環(huán)的控制結(jié)構(gòu)，并且根據(jù)所述控制要求，完

4、成了電機控制系統(tǒng)的硬件PCB板的繪制和兩電機控制實驗平臺的搭建。
　　滑移率是在車輛行駛過程中另一個表征車輛穩(wěn)定性能的重要參數(shù)。本文設(shè)計了基于模糊控制的以滑移率為控制變量的橫擺角速度和質(zhì)心側(cè)偏角聯(lián)合控制結(jié)構(gòu)。為此根據(jù)車輛動力學(xué)系統(tǒng)建立了七自由度非線性動力學(xué)整車模型，輪胎模型的建立上選擇了高精度的“魔術(shù)公式”輪胎。此外，為了設(shè)立橫擺角速度和質(zhì)心側(cè)偏角的參考目標，基于線性二自由度車輛模型推導(dǎo)了理想橫擺角速度和質(zhì)心側(cè)偏角?？紤]到五相電機

5、的良好容錯性能，引入失效因子，多電機驅(qū)動電動汽車在行駛中發(fā)生故障后的容錯控制策略上產(chǎn)生了與三相驅(qū)動電機汽車不同思路。
　　最后，使用Matlab/Simulink仿真軟件將前文所述的模型、控制結(jié)構(gòu)進行了仿真平臺的模塊搭建。基于所搭建的仿真平臺，進行不同工況下的仿真測試，迸一步驗證了電子差速系統(tǒng)在車輛上的穩(wěn)定性和容錯性。將所搭建的七自由度非線性車輛模型與Carsim的車輛模型進行對比，證明所建車輛非線性模型可以反映實車的行駛狀態(tài)。以