轮毂电机电动汽车的牵引力控制

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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。
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