轮毂电机电动汽车的牵引力控制

论文摘要

因全球都处在能源危机与环境污染的双重考验之中，因此消耗能源且排放污染的汽车工业需要新的创造发展。以低油耗、低污染和零油耗、零污染为发展方向的混合动力电动车和纯电动汽车成为重要研究方向。混合动力汽车虽然能够降低燃油的消耗，但终不能不使用燃油，因此纯电动汽车成了最佳选择。采用轮毂电机驱动的纯电动汽车是近些年研究的热点，因其将轮毂电机直接安装在车轮上，节省空间，能够轻量化汽车且便于实现牵引力控制。牵引力控制系统（缩写TCS：Traction Control System）是依照汽车特定的行驶行为规则，为了使车辆在行驶中能达到最佳的驱动力控制状态而通过控制车轮打滑达到目的的一种系统。牵引力控制系统能够主动控制车轮驱动力提高汽车动力性、操纵性和安全性，因其性能优良而被广泛采用。采用四个独立轮毂电机驱动的电动汽车，省略简化了传动系统，能够减轻整车质量，实现轻量化目标。并且可以针对独立的车轮逐个进行制动能量的回收，更好的利用汽车能量。牵引力控制系统还可以优化汽车底盘，更好的实现主动性、电子化和智能化。传统汽车在行驶时的驱动力和驱动力矩主要取决于发动机的输出转矩,而且驱动力和驱动力矩又会受到路面附着条件的限制。如果不对驱动力加以控制，车轮往往会产生过度滑转。路面附着条件来源于轮胎与路面之间的附着力和附着系数，二者成正比关系。牵引力控制技术正是利用了最佳滑移率的范围这一点，通过控制手段将汽车驱动车轮的滑移率控制在此范围内，提高了汽车的起步能力，获得较好的的爬坡能力和加速能力，提高汽车的行驶稳定性能和转向操纵性能。路面识别和牵引力控制算法是整车牵引力控制系统的核心。本文分析了路面附着条件和滑移率与牵引力控制系统之间的关系，选用合适的控制策略，介绍了牵引力控制的理论原理以及具体控制算法，给出了判定路面附着条件的可行办法。接下来在MATLAB/Simulink环境下编辑模型，进行编程模拟，生成CRUISE软件能够使用的DLL文件。CRUISE软件仿真功能强大，能够模拟实际的操作命令，因此本文在CRUISE软件当中建立仿真平台，搭建汽车的牵引力控制模型，再进行总线连接，利用研究的控制策略对模型实行仿真控制。仿真结果显示牵引力控制的算法和路面识别的办法都是合理的，也显示出控制办法能够有效实行。本文的研究内容为轮毂电机牵引力的控制问题提供了参考。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 引言
• 1.2 课题背景及研究意义
• 1.3 国内外电动汽车的发展概况
• 1.4 轮毂电机电动汽车研究现状及技术特点
• 1.4.1 国内外轮毂电机电动汽车研究现状
• 1.4.2 电动汽车的四轮独立驱动技术的特点
• 1.5 电动汽车牵引力控制系统的研究现状及特点
• 1.6 本论文研究的具体工作内容
• 第二章 汽车牵引力控制概述
• 2.1 汽车牵引力控制系统的基本原理
• 2.2 传统的内燃机汽车牵引力控制方式
• 2.2.1 发动机输出扭矩调节
• 2.2.2 差速器锁止控制
• 2.2.3 驱动轮制动力矩调节
• 2.2.4 离合器或变速箱控制
• 2.2.5 采用电控悬架实现车轮载荷分配
• 2.3 牵引力控制的几种控制算法的介绍
• 2.4 传统牵引力控制技术分析
• 2.5 轮毂电机电动汽车牵引力控制技术特点
• 2.6 本章小结
• 第三章 牵引力控制系统的路面识别算法
• 3.1 路面附着系数估算理论与方法概述
• 3.1.1 基于起因的估算方法
• 3.1.2 基于效果的估算方法
• 3.2 轮毂电机电动汽车的路面附着特性估算方法
• 3.2.1 建立四分之一车辆模型
• 3.2.2 最佳滑移率的估算方法的理论支持
• 3.2.3 基于最佳滑转率估算方法的车轮打滑实时识别规则
• λ曲线估算车轮滑转状态方法'>3.3 加装滤波器的 u ^λ曲线估算车轮滑转状态方法
• 3.4 加速度差值判断汽车附着状态的估算法
• 3.5 本章小结
• 第四章 轮毂电机电动汽车的牵引力控制策略
• 4.1 电动轮电动汽车的 PID 控制策略的选择
• 4.2 模糊 PID 控制的介绍
• 4.3 纯电动汽车的牵引力控制策略
• 4.3.1 电动轮 PID 控制的比较分析及原理
• 4.3.2 电动轮牵引力 PID 控制的结构
• 4.4 本章小结
• 第五章 离线仿真分析
• 5.1 概述
• 5.2 CRUISE 软件简介
• 5.3 建立整车模型
• 5.4 控制策略模型
• 5.5 路面识别及牵引力控制仿真验证
• 5.5.1 路面识别仿真验证
• 5.5.2 牵引力控制系统验证
• 5.6 本章小结
• 第六章 全文总结和展望
• 6.1 全文总结
• 6.2 工作展望
• 参考文献
• 致谢