纯电动汽车驱动控制器研究与开发

 驱动控制器是电动汽车的核心部件,其性能的优劣直接关系着纯电动汽车的整车性能和传输效率。本文针对大中型纯电动汽车,研究开发了一款基于Freescale S12单片机的纯电动汽车驱动控制器。根据纯电动汽车的特殊要求和运行环境,给出驱动控制器总体设计方案,其中硬件电路包括电源模块电路、主控制器最小系统电路、信号调理模块电路、PWM输出电路、数据通信模块电路和IGBT驱动模块电路等;控制策略采用模糊自整定PID控制策略。对安装该驱动控制器的纯电动汽车进行道路试验,试验表明,该驱动控制器能够满足车辆复杂的行驶工况,纯电动汽车具有较好的加速性能和良好的速度跟随性,满足相关国家法规要求,控制器适用于各类大中型纯电动汽车。     

基于模型的双电机驱动电动汽车控制系统开发

为充分挖掘双电机双轴驱动电动汽车的潜力,针对其构型特点进行了整车控制系统的开发研究。采用基于模型设计的方法建立了各个模块的控制模型,并在此基础上进行了整车控制策略模型的集成开发;利用嵌入式代码生成技术,实现了由Simulink环境下的整车控制策略模型到系统控制应用层软件代码的自动生成。设计了整车控制器的硬件系统,完成了应用层软件与底层软件的集成设计。在NEDC工况下进行了控制系统硬件在环测试,结果表明本文开发的控制系统能够满足实际需求。     

纯电动汽车驱动电机选择方法及仿真研究

介绍了纯电动汽车对驱动电机的要求,建立了纯电动汽车用驱动电机性能参数的数学模型,分析总结了其基本特性参数的初步确定原则;然后利用Advisor软件进行整车仿真模拟,验证方法的可行性,并为电机的快速选择和后续车辆动力传动系统匹配优化提供了依据。     

软件在环仿真技术的整车控制器功能验证

在采用Simulink软件搭建控制对象模型的基础上,基于VEOS系统制定测试方案,搭建某款纯电动汽车整车控制器测试平台,实现软件在环仿真;利用仿真结果对功能错误的代码进行调试改正,并将调试好的C代码下载到硬件环境中进行实车测试,完成电动汽车整车控制器的功能验证。研究表明,整车控制器能够根据测试人员的故障输入快速准确地识别故障等级,并作出响应;应用软件在环仿真技术能及时发现整车控制器在早期研发阶段存在的功能代码错误,可有效缩短整车控制器的开发周期。     

独立驱动电动汽车横摆力矩的模糊控制算法

利用驱动力矩独立可控的优点,设计了四轮独立驱动电动汽车直接横摆力矩的模糊控制系统,以提高整车的操纵稳定性。控制器的上层联合反馈横摆角速度和质心侧偏角两个控制变量的偏差,进行模糊PI控制计算出整车所需总的横摆力矩;控制器的下层根据各轮对横摆力矩的贡献、各轮驱动极限和附着极限制定模糊规则,将所需横摆力矩有效地分配到各轮。同时,应用主流的V模式开发方法实现控制算法的快速开发和验证:运用自动代码生成工具,分别将控制算法和整车模型下载到实际控制器和AD5435仿真机,进行硬件在环仿真。不同工况下的仿真结果分析表明:控制系统能够有效地改善车辆的操纵稳定性,控制算法具有可行性和高效性。     

四轮轮毂电机驱动电动汽车建模与联合仿真

利用Carsim和Matlab/Simulink搭建驾驶员闭环控制的四轮轮毂电机独立驱动电动汽车仿真模型;根据轮毂电机驱动电动汽车特点,建立轮毂电机模型、速度控制模型和整车模型;设计横摆力矩控制器和力矩分配控制策略,实现联合仿真的接口设置;最后利用双移线工况验证了所开发模型的正确性和转矩分配策略的有效性。     

纯电动轻型车辆电机驱动系统设计

针对纯电动轻型车辆用电机驱动系统,提出了驱动电机与整车联合仿真的分析方法.基于车辆的动力需求,采用有限元法对驱动电机进行设计和分析.以车辆动力性能指标作为设计输入,建立车辆的数学模型.结合电机性能指标与整车数学模型,采用AVL Cruise软件对整车性能进行联合仿真.以一款电动摩托车用轮毂电机驱动系统为例,建立了电机及整车系统的联合仿真分析模型并进行了试验验证.试验结果表明,结合驱动电机与整车数学模型的联合仿真方法,适用于纯电动轻型车辆电机驱动系统的设计和整车性能匹配.     

轮毂电机驱动电动汽车横摆稳定性控制

为了提高轮毂电机驱动电动汽车行驶稳定性,设计了基于直接横摆力矩控制的车辆稳定性控制系统;针对滑模控制存在固有抖振的问题,建立基于模糊滑模控制理论的稳定性控制器;针对车辆质心侧偏角难以测量,建立了结构简单、计算快速的非线性滑模观测器;考虑到转矩分配的实际约束条件和分配器的响应速度,建立了等比例转矩分配器,分配各车轮上的驱动/制动扭矩。最后基于MATLAB/Simulink与Carsim联合仿真平台进行了仿真分析,结果表明该控制器能很好改善车辆的操纵稳定性,并且控制输出更加平顺。     

轮毂电机驱动汽车横摆侧倾稳定性联合控制

为提高电动汽车的空间稳定性,开展基于轮毂电机和主动悬架的整车横摆-侧倾运动联合控制.分析了轮毂电机差动驱动联合主动悬架控制对车身横摆-侧倾运动的影响,制定了空间稳定性协同控制策略.以横摆角速度和质心侧偏角为状态变量,设计了基于参考模型的横摆稳定性控制器;以方向盘转角和侧向加速度为状态变量,设计了基于主动悬架侧倾抑制的前馈控制器;以侧倾角速度和侧倾角为状态变量,设计了基于反馈最优控制的侧倾稳定性控制器.建立了四轮驱动转矩和主动悬架力/力矩协调分配规则,通过联合仿真验证了控制策略的有效性.研究表明,轮毂电机差动驱动具有横摆稳定性控制能力和一定的侧倾辅助控制效果,联合主动悬架控制可以改善车辆的横摆-侧倾运动状态,大幅提高整车的空间稳定性.     

四轮独立驱动电动汽车仿真平台开发*

设计了轮边电机驱动和线控转向系统的结构,建立了电动汽车的线控转向系统和轮边电机的数学模型。采用Carsim与MATLAB/Simulink软件进行联合仿真,建立了基于线控转向的四轮轮边电机独立驱动的电动汽车整车动力学仿真研究的平台;通过选择典型的New York和开环控制的稳态圆周转向试验工况仿真工况,对所搭建的电动汽车的驱动和转向特性进行了仿真验证。仿真试验结果表明:所搭建的电动汽车动力学仿真平台在两种典型工况下均能较为合理地反映出四轮独立驱动的电动汽车的轮边电机输出转矩和转向系统响应特性,为开展四轮轮边电机独立驱动的电动汽车动力学控制研究奠定了良好的基础。     

汽车多体系统动力学稳定性控制联合仿真

利用ADAMS软件建立了带有汽车动力学控制(VDC)系统的整车多体动力学模型,在MATLAB环境中设计了PID控制的VDC系统,定义了MATLAB与ADAMS环境下车辆模型的数据交换接口,将整车模型与设计的控制系统在ADAMS/Car和MATLAB/Simulink环境下通过输入输出接口进行了联合仿真,研究了VDC系统的最佳控制参数,实现了几种行驶工况下的VDC系统及整车动态特性的仿真分析.仿真结果表明,所设计的横向稳定性控制器控制有效,实时性好,提高了汽车的操纵性能.     

基于整车的汽车半主动悬架系统模糊控制仿真研究

建立了七个自由度的整车悬架系统的数学模型。设计了汽车半主动悬架系统模糊控制器。通过应用M atlab/S imu-link仿真软件包对比仿真,结果表明模糊控制磁流变半主动悬架系统的控制效果明显优于被动悬架系统。为磁流变半主动悬架在汽车上的应用提供了参考。     

融合自识别功能的商用车线控制动系统

针对传统线控制动系统缺乏自适应识别车辆特征信息和硬件模块连接数量的问题,本文研究一种融合自识别功能的线控制动系统,包括多个压力调节阀、轮速传感器、转向角传感器和中央控制单元,通过中央控制单元自动识别制动系统硬件部件的连接状态,使得制动系统能够选择适宜的工作模式,将车辆以40km/h的速度分别在附着率为0.8和0.4的路面行驶,完成检测识别挂车是否连接在牵引车上、识别传动轴上轮速传感器和压力调节模块和识别转向角传感器和横摆率传感器的实车测试。结果表明,当车辆采取紧急制动时,带有自识别功能的线控制动系统利用中央控制单元能够通过CAN总线检测到轮速传感器、压力调节模块、转向角传感器等硬件的连接状态,并将CAN通讯信号反馈到制动总阀,为车辆提供有效的制动力,并且系统在高附着路面的调节能力优于在低附着路面的表现。     

静液传动履带车辆转向神经元自适应PID控制

为实现静液传动履带车辆快速稳定转向,且转向轨迹可控,基于双侧轮边液压驱动结构特点,提出了转向时外侧马达排量采用压力、发动机转速双参数控制,内侧采用神经元自适应PID控制以跟随外侧的转向控制策略. 在Matlab/Simulink中建立了包含基于S函数的神经元PID控制器和综合控制策略Stateflow模块的整车模型,对转向控制进行仿真分析,阶跃输入时,神经元PID比传统PID控制能有效抑制系统超调量,加快系统响应速度;不同转向工况仿真结果表明:神经元PID控制具有较好的目标跟随能力,提高了系统的实时性和鲁棒性,使得静液传动履带车辆具有良好的转向性能.      

基于改进型滑模控制的4WS汽车控制策略研究

针对线控四轮主动转向车辆受侧向干扰和变道行驶时存在的操纵稳定性问题,基于单点预瞄驾驶员模型、三自由度整车动力学模型和改进型滑模四轮转向（4WS）控制算法,建立了4WS整车驾驶系统,并设计了双移线行驶工况对其进行实验测试.在Matlab/Simulink软件中对该整车驾驶系统进行建模仿真,并与相同参数的经典型滑模控制的4WS车辆和无控制前轮转向（FWS）车辆模型仿真结果对比.结果表明:设计的改进型滑模控制器可以有效地实现双移线行驶工况,追踪理想横摆角速度,使质心侧偏角、车身侧倾角和侧倾角速度保持一个相对较小的值,并且对侧向干扰具有很强的鲁棒性.      

重型商用汽车制动鼓温度无线监控系统研究与设计

 针对重型商用汽车长下坡运行安全问题,提出了基于NewMsg_RF2401 的制动鼓温度无线监控系统研究与设计方案。针对监控系统需求提出了制动鼓温度监控系统总体设计方案,并对Freescale S12 单片机最小系统、信号采集模块、无线收发模块和MCGS 人机交互智能仪表等硬件电路和软件进行了设计实现,对监控系统进行了装车道路实验。实验结果表明,重型商用汽车制动鼓温度监控系统能够对制动鼓温度进行实时监测,实现了重型商用汽车运行过程的智能化、可视化、安全性和稳定性要求,有效地提高了重型商用汽车长下坡运行安全。     

纯电动汽车用轮毂无刷电机转矩控制系统的仿真

针对电动汽车用轮毂无刷直流电机的转矩控制进行研究,在满足驾驶员需求功率下,对估算得到的电机输出转矩进行闭环控制,达到了电机的目标输出转矩,能简化控制系统、实现准确控制,提高了系统瞬态响应.利用MATLAB/Simulink搭建了车辆行驶在ECE40行车状态时的动态仿真平台.仿真结果显示:建立的电机转矩控制系统能够控制电机满足驾驶员控制车速的需求,且估算到的输出转矩与电机实际的输出转矩较好的吻合,能使轮毂电机高效、稳定、快速地产生电磁转矩,改善了电动汽车驱动系统性能.     

基于随机通信时滞补偿的混合动力汽车协调控制研究

为了改善功率分流式混合动力汽车模式切换品质,提出了一种基于随机通信时滞补偿的转矩协调控制策略.在一般的电机转矩补偿控制策略的基础上,为提高车辆协调控制系统的精度,揭示了不同通信网络时滞对于电机补偿控制稳定性的影响,提出了增设BP-Smith自适应补偿模块和电机转矩变化率限制模块构成的复合协调控制策略并进行了仿真验证,结果表明,该控制策略在受到随机网络延时的干扰下仍能保证系统的稳定性及模式切换的平顺性.      

阀门用无刷直流电机控制器设计

根据无刷直流电机理论和阀门工业对控制电机的大力矩的要求,以ARMLM3S8962微控制器为核心,IPM智能功率模块FSAM20SH60A为驱动电路,设计了嵌入式无刷直流电机控制器．针对阀门执行器的精确定位及柔性启停问题进行了软件设计．实验表明,该控制器实现了在较大力矩下阀门的正常启停控制,稳定性好．