四轮独立驱动控制的电动汽车整车控制策略研究

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四轮独立驱动的电动汽车是未来电动汽车的重要发展方向之一,但是四轮独立驱动的整车控制策略方面的研究较少,本文以四轮独立驱动电动汽车作为研究对象,分析并建立四轮独立驱动电动汽车仿真、实验平台,结合电机驱动控制和整车稳定性控制作为研究重点,对低速四轮独立驱动电动汽车的整车控制策略进行了相关研究。首先,根据研究目标设计车辆,确定整车外形、车重等因素,并根据设计要求建立车辆的数学模型,为了保证数学建模的正确性以及满足后续建立车辆仿真平台的要求,采用Carsim软件对车辆模型进行建模,并建立Matlab联合Carsim软件的仿真环境,并进行相关测试以满足后续仿真需要。其次,根据车辆动力需求,对所采用的轮毂电机进行选型,并对选用的轮毂电机进行驱动控制方面的研究,考虑到对轮毂电机控制的精确性和节能性,确定采用矢量控制方案,但需要对霍尔位置传感器进行转子位置角估算,本文在一阶角度估算的基础上进行改进,使得位置角估计更加准确。并通过仿真和实验进行验证。再次,分析四轮独立驱动控制方案,根据电机的控制方式,分为转速、转矩分配控制方案,其中转矩分配方案以增大车辆稳定性并减小整车滑移率为控制目标,并在传统直接横摆力矩控制基础上进行改进,加入了前馈力矩控制,使得控制性能更加迅速,整车控制器根据改进的横摆转矩控制方案计算出各轮所需分配的转矩大小,分配给各个电机控制器;转速分配方案以减小车辆整车滑移率为控制目标,整车控制器以Ackermann车辆转角模型为依据,精确计算各电机目标转速并分配给各电机控制器;通过联合仿真平台进行算法的检验,并通过部分实验的验证算法正确性。最后:1、在Matlab/Simulink中对电机驱动控制算法进行仿真及实验,结果表明:电机转子位置角度估算性能良好,可满足后续电机驱动控制需要,并测试电机在转矩、转速控制模式下的性能也可满足需要;2、基于各轮转矩分配的车辆与普通车辆仿真对比得出,相同情况下,其横摆角速度与车辆滑移率是小于普通车辆的,闭环路线时车辆行驶轨迹跟踪更加准确,满足控制目标;应用Matlab联合Carsim车辆仿真平台进行车辆仿真分析,结果表明:基于各轮转速分配的车辆与平均转矩分配控制的普通车辆进行仿真对比得出,低附路面转弯后滑移率小于普通车辆,稳定性得到明显加强,满足控制目标。
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