轮毂电机驱动电动汽车耦合动力学特性参数灵敏度分析

以两后轮轮毂电机驱动电动汽车为研究对象,考虑车辆动力学纵向、横向和垂向的主要耦合因素,建立了整车16自由度非线性耦合动力学模型;并基于Adams/Car对模型的正确性进行了验证。在此基础上,以侧向加速度、横摆角速度、侧倾角、俯仰角、垂向加速度及轮毂电机定转子间的相对位移为评价指标,对前后悬架刚度、车身与电机质量比、定转子质量比、轴承与轮胎刚度比对动力学评价指标的影响进行分析。在分析各项系统参数对动力学评价指标影响的基础上,采用扰动法对各项系统参数进行灵敏度分析。结果表明,对侧向加速度和横摆角速度影响最大的均为定转子质量比,灵敏度分别为4×10-3和1.21×10-2;前悬架刚度对侧倾角和垂向加速度的影响最大,灵敏度分别为2.69×10-2和2.06×10-2;后悬架刚度对俯仰角的影响最大,灵敏度为2.9×10-3;定转子质量比对两轮毂电机定转子间的相对位移最为敏感,灵敏度分别为9.550 2×10-7和1.007 3×10-6。为后续轮毂电机驱动电动汽车结构参数优化设计及动力学控制的进一步研究奠定了理论基础。     

SR电机对轮毂驱动电动汽车垂向振动的影响

针对SR电机对轮毂驱动电动汽车行驶平顺性的影响,本文首先建立了开关磁阻（SR）电机的转矩波动方程,并根据电机的矢量控制原理,利用Sim Power System Toolbox模块库,搭建了电机模型;然后利用Matlab/Simulink软件,搭建了基于电机模型的机-电耦合振动仿真模型,并进行受轮毂电机转矩波动干扰的车辆垂向动力学模拟仿真。研究结果表明：附加轮毂电机后,车身振动和车轮动载荷都会变大;说明此类汽车工程化应用之前,需要优化悬架,以适应轮毂电机的转矩波动。     

四轮轮毂电机驱动电动汽车扭矩分配控制

根据四轮轮毂电机驱动电动汽车驱动刷动力矩独立可控的特点,采用层次化结构的控制分配方法,优化分配驱／制动扭矩来提高车辆的操纵稳定性．控制器由运动控制器和控制分配器组成,其中运动控制器根据车辆状态产生所需总横摆力矩,控制分配器优化分配各轮上的驱／制动扭矩,同时考虑了各种执行器的约束条件．仿真结果表明：采用层次化结构的控制分配方法充分利用了垂直载荷较大的轮胎摩擦圆,降低了总的轮胎利用率,提高车辆的操纵稳定性．与平均分配的方法相比,稳定性控制效果更佳．     

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。     

四轮驱动电动汽车永磁无刷轮毂电机转矩分配

四轮驱动轮毂电机电动汽车采用4个永磁无刷轮毂电机驱动,根据轮毂电机的反电势接近正弦波的特点,采用磁场定向控制方法可以实现最大转矩电流控制。该文在永磁同步电机磁场定向控制效率模型的基础上,提出了相同转速转矩下的多永磁同步电机系统效率模型,根据此模型证明了多永磁同步电机系统相同转速下转矩平均分配可使电机系统效率达到最优。将此结论应用到四轮驱动电动汽车轮毂电机转矩分配研究中,通过仿真和实车测试进行验证。仿真和试验结果证明,平均分配永磁无刷轮毂电机转矩可使整车效率最优。     

轮毂电动汽车的车辆控制器设计与实现

电动汽车以其高效、节能、环保等优势越来越得到人们的关注,其中以轮毂电机为驱动方式的电动汽车则是未来发展的主要方向,而车辆电子差速控制则是电动车安全高效行驶的保证.本文选择了两轮后驱轮毂电动车为研究对象,通过ATmega16微处理器实现了对车辆的电子差速控制;同时为方便驾驶人员实时掌握车辆的运行状况,还设计了电池电压、电流以及车速等状态参数的显示仪表.     

基于狼群算法的轮毂电机故障诊断方法

针对电动汽车复杂多变的行驶工况及轮毂电机特殊的运行环境极易影响车辆行驶安全的问题,研究一种有效的轮毂电机故障诊断方法非常重要.由于单一特征参数传递的信息往往具有局限性,提出了一种基于狼群算法的多特征参数融合诊断方法.基于常见的故障诊断用特征参数在轮毂电机不同运行状态下Weibull分布的重合程度,选取多个灵敏度高的特征参数,然后通过狼群算法对多个特征参数融合,最后根据多特征参数融合信息的Weibull分布诊断其是否有故障及故障程度.搭建了轮毂电机漏电故障试验系统,进行了漏电故障试验.结果表明,基于狼群算法的多特征参数融合诊断方法可以有效识别区分轮毂电机的电气故障.     

基于Simulink轮毂电机四轮驱动外特性建模与仿真

为了解决传统纯电动汽车续航里程低、使用效率不高的问题,对四轮轮毂驱动电动汽车进行了研究.首先,在对四轮轮毂电动汽车系统结构进行分析的基础上,基于汽车动力学原理、三元聚合物锂电池电化学原理以及电动机外特性数据等建立包含汽车运动学模型、电池模型以及电机模型的四轮驱动电动汽车整车模型.基于两种工况进行了仿真试验,结果表明所研究的四轮驱动电动汽车具有良好的工作特性.     

电动汽车电机用硅钢材料的应用研究进展

电动汽车中的驱动电机铁芯材料主要为无取向硅钢片,除了磁性能外,其机械和物理特性包括加工和装配性能也将影响最终电机的性能和生产成本。结合国内外的研究成果,介绍铁芯材料加工过程及电机运行环境对硅钢性能的影响,并针对不同的影响因素提出优化电机设计的方法。     

基于垂向振动负效应的新型轮毂电机电动汽车平顺性影响研究

为解决轮毂电机电动汽车非簧载质量过大导致的垂向振动负效应问题,提高车辆行驶平顺性和安全性能。本文以一种定子悬置的新型轮毂电机电动轮为研究对象,建立考虑吸振器效应的1/4车辆垂向动力学模型,研究定子质量转移构型对电动轮垂向振动特性及整车平顺性响应的影响;在此基础上,基于电动轮系统的振动传递路径特性,以电机定子和整车质心位置的加速度响应值为优化目标函数,通过Patternsearch理论方法对橡胶衬套的刚度和阻尼进行优化设计与分析。结果表明,该电动轮结构形式及参数优化设计能有效改善轮毂电机电动汽车行驶平顺性能,为新型电动轮结构及整车动力学特性进一步优化提供了参考。     

四轮轮毂电机电动车自适应巡航控制研究

论文以四轮轮毂电机电动车为对象,研究了综合考虑理论安全距离与实际距离之差、两车相对速度的模式切换控制和再生制动的自适应巡航控制(ACC)策略。该控制策略将ACC分为跟随前车模式、定速巡航模式和匀速行驶模式,设计了包括理论安全距离算法、驱动力矩控制算法、制动力矩控制算法的自适应巡航控制器,通过再生制动对制动能量进行回收,并基于驾驶模拟器实验台设计典型工况对控制策略进行实验验证。结果表明：设计的自适应巡航控制策略能够使本车安全跟随前车,提高驾驶舒适性,实现再生制动控制。     

基于铜损等于铁损的异步电动机最佳效率控制

提出了一种异步电动机最佳效率的控制方法，该方法从电机的损耗模型出发，直接检测电机的铜损和铁损，调整电机子端的输入电压，从而得到在一定频率，不同负载时电机运行于最佳效率的输入电压值，使电机保持最佳效率运行。并用MATLAB的SIMULINK仿真工具进行了仿真实验，结果表明，该控制方法直接，简单，能够达到很好的节能效果。     

电动汽车水冷式永磁同步电机设计与分析

电机驱动系统是电动汽车的动力核心部件。针对某型纯电动运动型多功能汽车(SUV)的水冷式永磁同步驱动电机进行了设计与仿真分析。基于整车参数对匹配电机的设计指标进行了计算和选取,分析了电机的热源与热传递特性,设计出周向螺旋式水冷结构。基于有限元软件Ansoft对电机磁场进行了仿真,结果表明设计的电机能较好地满足车辆驱动要求。     

多轴轮毂电机驱动车辆的转向阻力特性

为研究多轴电动车辆的转向阻力特性,在考虑了轮胎负荷变化对轮胎侧偏刚度影响的基础上,建立了车辆3自由度动力学模型;提出了一种稳态转向工况下的转向阻力计算方法,推导了轮胎侧偏角和转向阻力矩的理论计算式.基于该模型,分析了转向阻力矩与转向输入量和车速的关系及理论约束边界,比较了在相同质量与等效履带接地长度条件下轮胎式与履带式车辆的转向阻力矩,讨论了轮胎侧偏角对轮胎力分配的影响,并通过ADAMS软件对计算结果进行了验证.结果表明,相同参数条件下,多轮驱动车辆的转向阻力矩大于履带式车辆的阻力矩,计算模型可为转向控制策略提供理论参考.     

电动汽车驱动电机和传动系统的参数匹配

探讨了电动汽车传动系统的传动比和挡位数确定原则,指出电动机额定功率或转矩、转速必须与传动系统参数合理匹配．并以某型号电动汽车为研究对象,计算并分析了五挡手动变速器中两个挡位,即二挡和三挡的驱动力一行驶阻力平衡图,提出了去掉笨重的机械齿轮变速器而代之以固定速比减速器的单挡驱动传动方案,理论上可以减轻整车质量,增加续驶里程．应用电动汽车仿真软件Advanced Vehicle Simulator（ADVISOR）对整车动力性和续驶里程进行了仿真,初步验证了文中提出的传动系统参数确定原则和方法的正确性．     

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.     

电动汽车无刷直流电动机的回馈制动控制

为延长电动汽车的续驶里程,基于4种典型循环工况的能量分析,研究了无刷直流电动机回馈制动的控制原理,建立了回馈制动的数学模型,并设计了转矩闭环PI调节的控制方式,将这一控制方式运用于纯电动汽车上,结果表明,回馈制动控制安全可靠。     

微型电动车用永磁无刷电机转矩脉动控制研究

针对微型电动车用永磁无刷电动机转矩脉动大、低速运行时噪声明显等主要问题，采用模糊控制和滑模控制相结合的方法，克服了未建模参数的影响，保证了滑模到达阶段的鲁棒性，同时抑制了转矩脉动．采用单周期内各功率管均衡调制的方式，不仅消除了反向电流，而且与其他调制方式相比，可使转矩脉动较小．针对永磁无刷电机在换相过程中，非导通相对转矩脉动的影响，提出了以瞬间提高开通相电流上升斜率的方式，来减小由非导通相造成的转矩脉动，使其电流恒定，低速运行转矩脉动降低了30％，有效地降低了微型电动车的起动噪声，不仅骑行舒适，而且具有较强的实用价值．