A Study on the Performance Simulation and Control Scheme for In-wheel Motor Driven Vehicles

为多域车辆的陆地行驶,设计了轮边电机驱动系统,构建了基于轮边驱动系统的车辆模型,并对驱动控制方法进行了研究.在转向动力学理论分析基础上,在ADAMS中建立了多体动力学模型;提出了车辆驱动与转向的控制策略,在Matlab/Simulink环境建立了控制模型,运用联合仿真方法对车辆在直线加速、转向和制动等典型工况下的行驶性能进行仿真验证.结果表明车辆的主要性能符合预期目标,驱动控制策略有效.     

电动车辆新型独立驱动系统设计与参数匹配

为了弥补现有轮边驱动电动车辆驱动系统的缺陷,设计了一种新型双电机独立驱动系统。该系统采用两台永磁同步电机作为动力源,依靠两套减速齿轮组分别进行减速,用短半轴来带动车轮旋转。在系统构型设计的基础上,根据车辆动力学理论,进行了包括电动机、减速器和电池在内的动力系统参数匹配,并进行了整车性能的仿真分析。仿真结果满足指标要求,证明了匹配方法的正确性。该驱动方案和匹配方法为新型动力系统开发提供了一定借鉴。     

基于控制分配的四轮独立电驱动车辆驱动力分配算法

针对目前四轮独立电驱动车辆研究中尚未有效解决的系统失效控制问题,提出了一种基于控制分配的驱动力分配算法.首先建立了满足车辆经济性要求的目标函数和相关约束条件,通过优化保证在正常驱动状态下整车具有最佳的经济性能.接着基于控制分配原理对故障电机驱动转矩进行约束处理,使目标转矩能够在多种失效情况下实现再分配,有效解决了多驱动电机系统失效控制问题.最后,仿真结果验证了所提出的算法能在安全约束下有效地改善车辆的经济性,并系统地提升了车辆应对故障的能力.     

基于双轮式电机再生制动车辆稳定性集成控制研究

以双轮式电机前驱电动汽车制动系统为研究对象,把双电机再生制动、液压制动、稳定性控制集成在一起,开发了再生制动系统协调控制器。根据车辆制动需求、车辆状态、系统储能状态等确定车辆制动模式及分配制动力矩,并根据车辆实时稳定性状况由双轮式电机再生制动提供车辆稳定性控制力矩。仿真和试验结果表明,在车辆转弯制动工况中采用所述集成协调控制器比采用电机单边独立控制稳定性控制效果更好。     

电机-变速器集成驱动系统扭转振动控制的研究

针对电动汽车的电机-变速器集成驱动系统,提出了一种线性二次型调节器结合观测器的电机控制方案,以抑制系统的扭转振动。以电机机械角速度、车轮角速度和扭转角作为系统状态变量建立了状态方程,并分析了系统的振动特性。仿真结果表明,观测器能够有效地估计状态变量,线性二次型调节器的采用使系统的振动得到了更好的抑制,提高了车辆的换挡质量和行驶性能。     

基于Advisor的纯电动汽车动力性能仿真

在设计了以镍氢电池组和交流异步变频电机驱动的某纯电动汽车动力系统的基础上,利用Advisor车辆仿真软件建立了蓄电池、电动机及驱动系统和整车仿真模型.经过对该车整车动力性能仿真分析,表明该车动力系统设计方案是可行的.     

分布式驱动电动汽车回馈制动失效的液压补偿控制

分布式驱动电动汽车各驱动轮转速和转矩可以单独精确控制,便于实现整车动力学控制和制动能量回馈,从而提升车辆的主动安全性和行驶经济性。但车辆在回馈制动过程中,一旦1台电机突发故障,其他电机产生的制动力矩将对整车形成附加横摆力矩,从而造成车辆失稳,此时虽可通过截断异侧对应电机制动力矩输出来保证行驶方向,但会使车辆制动力大幅衰减或丧失,同样不利于行车安全。为了解决此问题,提出并验证一种基于电动助力液压制动系统的制动压力补偿控制方法,力图有效保证整车制动安全性。以轮毂电机驱动汽车为例,首先建立了整车动力学模型以及轮毂电机模型,通过仿真验证了回馈制动失效的整车失稳特性以及电机转矩截断控制的不足;然后,建立了电动助力液压制动系统模型,并通过原理样机的台架试验验证了模型的准确性;接着,基于滑模控制算法设计了制动压力补偿控制器,并在单侧电机再生制动失效后的转矩截断控制基础上完成了液压制动补偿控制效果仿真验证;最后,通过实车试验证明了所提控制方法的有效性和实用性。研究结果表明：在分布式驱动电动汽车单侧电机再生制动失效工况下,通过异侧电机转矩截断控制和制动系统的液压主动补偿,能够使车辆快速恢复稳定行驶并满足制动强度需求。     

多电机电动车动力学系统隐模型跟踪控制

提出一种应用隐模型跟踪最优二次型调节器的车辆动力学控制方法,为多电机独立驱动电动车设计了直接横摆力偶矩控制器,通过仿真计算证明了该控制方法的有效性。     

双电机双轴驱动纯电动车控制策略的研究

文中研究了双电机双轴驱动纯电动车的驱动和制动控制策略,以达到提高车辆动力性、延长续驶里程和保证车辆制动性能的目的。当车辆行驶阻力小时,采用轴荷大的车轴作为驱动轴进行单轴驱动。当车辆行驶阻力大时,前后轴电机按前后轴轴荷比例输出相应转矩分别驱动前后轴,驱动系统以前后轴驱动力合成方式进行双轴驱动。制动时,合理分配和控制前后轴电机再生制动和前后轮制动器机械制动,以实现前后轮同时抱死。     

四轮轮毂电机驱动电动汽车无刷电机控制算法的研究

在分析四轮驱动轮毂电机电动汽车不同电机控制算法优缺点的基础上,提出了一种新的多模式电机控制算法.该算法对高速驱动采用矢量控制或六步换相控制;低速驱动和制动采用正弦波电压或矢量控制.针对轮毂电机多模式控制的复杂性,采用了Matlab/Simulink的Stateflow工具箱实现控制模式切换,整车控制算法在Matlab/Simulink环境下实现,并通过全自动代码生成下载到MPC5633M单片机中,保证了电机多模式控制的可靠切换.仿真和试验结果证明了这种算法的可行性,电机噪声降低,整车性能提高.     

盾构刀盘驱动多电机同步控制策略研究

为了保障盾构刀盘驱动系统能够稳定运行,刀盘驱动电机之间的同步性能是一个关键因素。针对盾构电机数量多、结构复杂的特点,分析主从控制、并行同步控制和几种耦合控制在盾构驱动电机控制应用中的优缺点,说明并行同步在应用中的合理性;设计一种模糊PID智能控制算法,提出模糊PID控制器与并行同步控制结构相结合的盾构刀盘驱动多电机同步控制策略,应用Matlab/simulink进行建模仿真,对该控制策略和常规的PI控制进行仿真对比。结果证明:所提出的控制策略的动态响应快、实时性能好,在相同的负载突变状况下,该方法具有更强的鲁棒性,能更好地使多电机以设定速度同步运行。     

轮毂电机驱动汽车区域极点配置横向稳定性控制

分布式驱动结构给车辆动力学控制带来机遇和挑战,如何可靠地实现其横向稳定性控制是关键技术。考虑车辆参数的不确定性,提出了基于区域极点配置的轮毂电机驱动汽车横向稳定性控制策略,分析了保性能权重矩阵参数对控制性能的影响;为了能最大限度地利用路面附着能力,利用轮毂电机驱动力和制动力共同产生横摆力矩,并结合驱动模型切换提出了规则化转矩分配控制策略;通过数值仿真和硬件在环仿真开展了控制系统的性能分析。结果表明,所提出的基于区域极点配置的上层控制策略不仅能改善汽车的操纵稳定性,而且对轮胎侧偏刚度等参数不确定性具有较强的鲁棒性;同时,下层规则化转矩分配控制策略能确保在低附着路面可靠实现转矩分配。     

汽车永磁同步电机切换函数式混合控制策略

为提高电动汽车所配永磁同步电机（PMSM）的驱动系统工作效率，增强运动过程的平稳性及响应速度，以达到提升电动汽车驱动系统的整体动态控制性能。根据电动汽车电机工作特性分析及反馈控制原理推导，提出并设计切换函数式混合控制技术。该控制技术有效地提高了车用电机控制系统的动、静态性能和鲁棒性。为验证所提控制技术的有效性，建立仿真模型对其进行仿真分析，并搭建实验平台进行实验验证。仿真与实验结果均表明，所提控制技术具有输出响应快、无超调和振荡的优点，能够提高电机工作效率，优化驱动系统输出特性，提升电动汽车驱动系统的控制性能。     

基于车车通信的巡航控制系统

设计了一种基于车车通信技术的PI控制算法车辆巡航控制系统。采用DSRC短程无线通信方式获取周边车辆位置、速度及行驶方向等信息，弥补传统巡航控制系统存在的不足。从车间距策略入手，采用PI控制方法，使智能车保持与前车的行驶间距，确保安全行驶，并在Carsim/Simulink仿真平台上设计了仿真试验，证明了提出的PI控制算法具有良好的跟踪性能。在安徽省芜湖市千岛湖路附近的无人路段开展了实证研究，结果表明，系统能够实现稳定的巡航跟车功能。     

基于功能安全的分布式驱动电动汽车前轮失效补偿控制

分布式驱动电动汽车可以实现四轮转矩分配和差动转向,提升整车的动力学控制性能和经济性,但是四轮转矩独立可控的特点也对功能安全提出挑战。当前轮单侧电机出现执行器故障失效情况时,不仅会产生附加横摆力矩降低车辆安全性,差动转向功能的存在还会使车辆严重偏航。基于此,在设计分布式驱动-线控转向一体化底盘的基础上,基于功能安全提出一种分布式驱动电动汽车前轮失效补偿控制策略。首先建立分布式驱动失效动力学模型,分析前轮失效对车辆状态的影响机理,发现单一的驱动转矩截断控制无法满足车辆状态修正需求;其次设计一套备用的线控转向结构,通过变截距滑模控制算法提高切换状态下线控转向系统的转角跟踪性能,并用台架试验验证跟踪的准确性;然后设计自适应失效诊断观测器实时诊断驱动系统的电机故障,在将对应轮进行驱动转矩截断后,通过模型预测控制算法对车轮转矩重新分配实现纵向和侧向的状态跟踪;最后通过仿真和实车试验验证所提失效补偿控制策略的有效性和可用性。研究结果表明：分布式驱动电动汽车前轮单侧电机失效后,备用的线控转向系统能及时矫正前轮转角,所提出的失效补偿控制策略能够快速恢复车辆的稳定性和路径跟踪能力。     

四轮独立驱动电动车的ABS控制方法

为实现四轮独立驱动电动车制动防抱系统(ABS)控制,提出了基于4台无刷直流轮毂电机的控制方案,通过对电机驱动理论及传统ABS系统进行分析,设计了基于单片机(PIC)和复杂可编程逻辑器件(CPLD)的电动车控制器。采用四轮独立驱动方式,提出了开、闭环控制策略,给出了电动车参考车速和实际车速的计算方法,进行了纯电动ABS控制方法研究。对配有4台700W轮毂电机的电动样车进行仿真和实验的结果表明,电动车控制器设计合理,系统具有良好的动态性能;ABS系统控制策略正确,能够满足四轮独立驱动电动车的制动要求。     

AMT车辆爬行工况离合器控制策略与试验

开发了以直流无刷电机驱动的AMT车辆电控操纵系统。根据电机驱动式自动离合器的特点，制定了车辆爬行时离合器的控制策划，并采用PD控制算法实现了离合器的慢接合控制，使车辆的爬行速度可以适应驾驶员的意图、行驶环境以及负载的变化，经试验取得了满意的控制效果。     

燃料电池汽车用电机驱动系统选型及性能参数研究

从整车角度出发,综合分析了几种电机驱动系统的性能特点,介绍了燃料电池汽车用电机驱动系统的选型原则,提出了从峰值、持续和制动特性来描述电机驱动系统,为动力系统参数匹配计算提供依据.仿真结果表明,该方法可简便、有效地完成燃料电池汽车用电机驱动系统设计,具有一定的工程实用价值.     

基于多维耦合仿真的冷却系统控制策略优化

电动车驱动系统冷却系统具有非线性、传热迟滞和时变性等特点，电机控制器功耗受工作温度影响较大，传统的冷却辅机控制策略无法满足最低功耗需求。针对此问题，利用STAR-CCM+和Amesim仿真软件建立冷却系统多维耦合仿真模型，研究电机控制器冷却系统最优门限值，并联合Matlab/Simulink仿真平台对比多挡、PID和自适应模糊PID3种控制方法的系统功耗。结果表明自适应模糊PID控制能够提升冷却系统的动态性能，降低整车能耗。     

抑制簧下质量负效应的轮边驱动系统研究

传统的轮毂电机轮边驱动方案因其簧下质量过大而导致车辆行驶平顺性和车轮接地性变差,针对此问题提出了电机集成式、电机摆动式两种抑制垂向振动负效应的轮边驱动电机布置方案和一种考虑到具体悬架形式和结构参数的1/4悬架垂向动力学模型。针对电机摆动式方案中电机的悬置参数进行了优化设计,并对这两种结构和轮毂电机结构的垂向动力学性能进行了仿真计算,基于Matlab和Adams软件的仿真结果,结合相关评价指标,分析了这3种系统的垂向动力学特性。结果表明,相比传统轮毂电机驱动系统,其余两种方案皆可起到抑制车辆的垂向加速度,改善车辆的平顺性和车轮接地性的作用,其中对车轮接地性的改善效果更明显,电机摆动式结构在改善垂向动力学性能上比集成式结构更有效。