采用輪轂電機獨立驅(qū)動的電動汽車使車輛傳動系統(tǒng)得到了根本簡化,便于實現(xiàn)多軸多輪驅(qū)動,提高了驅(qū)動效能及控制的靈活性,已成為車用驅(qū)動方式研究的熱點。四輪獨立驅(qū)動電動汽車的轉(zhuǎn)向可通過差速控制取代傳統(tǒng)的機械差速器來實現(xiàn),進一步簡化了車輛的轉(zhuǎn)向結(jié)構(gòu)。電子差速控制方案是影響車輛轉(zhuǎn)彎半徑、行駛穩(wěn)定性的關(guān)鍵因素,本文主要針對電子差速系統(tǒng)在四輪獨立驅(qū)動電動汽車的應(yīng)用展開了研究。首先,本文對電子差速原理進行了分析,為了得到電動汽車四個車輪的理論速度,分別建立了前輪差速轉(zhuǎn)向模型和四輪差速轉(zhuǎn)向模型,并分析了兩種差速方式各自優(yōu)勢;為了研究轉(zhuǎn)向角變化對車輪的影響,建立了差速轉(zhuǎn)向動力學(xué)模型和輪胎模型。其次,在對所建立的模型進行分析后,并基于對現(xiàn)有電子差速系統(tǒng)的研究分析、駕駛過程的安全性、差速方式的靈活性和工程應(yīng)用實際情況的綜合考慮,設(shè)計了基于不同行駛狀態(tài)和車況下的電子差速方案。電動汽車的電子差速控制器,通過對車況信號實時采集,判斷執(zhí)行不同的電子差速方式;同時計算不同差速方案中四個車輪的車速實時變化情況,并將車速的控制信號分別發(fā)送給四個電機驅(qū)動控制器,電機驅(qū)動控制器控制輪轂電機運行,達到差速的目的。電子差速控制器還實時的對四個車輪的滑移率/滑轉(zhuǎn)率進行檢測,從而判斷四個車輪的行駛狀況,并對四個車輪的速度進行實時調(diào)整。文章對所建立的Matlab/Simulink差速仿真模型結(jié)果進行了分析,驗證了電子差速方案的有效性。然后,本文對電動汽車的電控系統(tǒng)和軟件進行了設(shè)計。主要對電動汽車的電子差速控制器進行了詳細(xì)設(shè)計,使用Altium Designer對控制器進行原理圖設(shè)計和PCB繪制;根據(jù)電動汽車的差速功能要求,使用KeilμVision4對電動汽車控制器進行電子差速軟件開發(fā),并搭建了電動汽車的差速實驗平臺。最后,本文研制了原理樣車,對電控系統(tǒng)和電子差速系統(tǒng)進行實驗,實驗結(jié)果表明所設(shè)計的電子差速方案有效可行。
【學(xué)位單位】：西安科技大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位年份】：2018
【中圖分類】：U469.72
【部分圖文】：

向驅(qū)動力分配情況、輪胎的滑轉(zhuǎn)率和路面附著系數(shù)等，取得了許多成果。文獻[9]基于后輪驅(qū)動的電動車，采用滑�？刂扑惴▽︱�(qū)動電機進行了閉環(huán)控制，取得了很好的控制效果。文獻[10]基于兩后輪獨立驅(qū)動的電動汽車，建立了以車輪轉(zhuǎn)速為控制目標(biāo)的自適應(yīng)控制和以橫擺角速度為控制目標(biāo)的兩層控制方案，并達到了控制目標(biāo)。文獻[11]設(shè)計了基于前輪、后輪和四輪三種電子差速控制模式的電子差速器，并進行了仿真和大量的實驗。2014 年，日本的純電動汽車研發(fā)公司——SIM-Drive 宣布：研發(fā)出第四款車輛“SIM-HAL”，如圖 1.1（a）所示。該車采用四個輪轂電機直接驅(qū)動，進行四輪獨立控制，實現(xiàn)了電動汽車的機動性與穩(wěn)定性的平衡。美國著名的電動汽車及能源公司——特斯拉（Tesla），從 2008 年至 2017 年期間相繼推出了“Roadster”、“Model S”、“Model X”、“Model 3”，如圖 1.1（b）所示。其設(shè)計制造、電池技術(shù)、充電技術(shù)、電池管理、驅(qū)動技術(shù)不斷完善，而驅(qū)動技術(shù)也由原來的兩輪驅(qū)動逐漸提升為四輪全驅(qū)，而這背后依托的是兩個電機：一個電機驅(qū)動后輪，配合另一個較小的電機驅(qū)動前輪。Tesla 無疑極大的推動了電動汽車的發(fā)展。

（a）“春暉三號” （b）文獻 13 和 14 的差速結(jié)構(gòu)圖 1.2 “春暉三號”和文獻 13 和 14 的差速結(jié)構(gòu)獻[13]和文獻[14]對基于 Ackerman 轉(zhuǎn)向模型的電子差速控制進行了研究，列研究成果，其研究模型如圖 1.2（b）所示。獻[15]和文獻[16]設(shè)計了基于神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的電子差速控制系統(tǒng)。該系統(tǒng)通過行分析，估算出各種情況下車輪的轉(zhuǎn)速，實現(xiàn)起來比較方便。獻[17]提出了以輪胎滑移率為控制目標(biāo)的用于轉(zhuǎn)矩分配的滑�？刂撇呗�，分析，也取得了一定的效果。011 年，奇瑞公司展出了采用四輪驅(qū)動的瑞麟“XI-EV”純電動汽車，車輪進行單獨調(diào)節(jié)，如圖 1.3（a）所示。

（a）“春暉三號” （b）文獻 13 和 14 的差速結(jié)構(gòu)圖 1.2 “春暉三號”和文獻 13 和 14 的差速結(jié)構(gòu)文獻[13]和文獻[14]對基于 Ackerman 轉(zhuǎn)向模型的電子差速控制進行了研究，并取一系列研究成果，其研究模型如圖 1.2（b）所示。文獻[15]和文獻[16]設(shè)計了基于神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的電子差速控制系統(tǒng)。該系統(tǒng)通過對樣據(jù)進行分析，估算出各種情況下車輪的轉(zhuǎn)速，實現(xiàn)起來比較方便。文獻[17]提出了以輪胎滑移率為控制目標(biāo)的用于轉(zhuǎn)矩分配的滑�？刂撇呗�，通過仿真分析，也取得了一定的效果。2011 年，奇瑞公司展出了采用四輪驅(qū)動的瑞麟“XI-EV”純電動汽車，車輪的驅(qū)可以進行單獨調(diào)節(jié)，如圖 1.3（a）所示。

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本文編號：2827468