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《后轮毂电机独立驱动电动车的驱动控制研究-论文.pdf》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在应用文档-天天文库。
1、第39卷第4期西南师范大学学报(自然科学版)2014年4月Vol.39No.4JournalofSouthwestChinaNormalUniversity(NaturalScienceEdition)Apr.2014文章编号:10005471(2014)4014705后轮毂电机独立驱动电动车的驱动控制研究①卢营蓬,常嘉航,蒋猛,张建军,吴海兵西南大学工程技术学院,重庆400715摘要:针对后轮毂电机独立驱动的电动车,研究其驱动控制系统.分别分析了直线行驶和转向行驶时的运动状态,根据经典Ackermann-Jeantand转向模型建立转向运动学
2、方程并构建驱动控制系统,遵循转向降速的原则,以两前轮转速差为参考控制两后轮转速差,快速并准确判断汽车的行驶状况,采用PID算法,输出PWM调节后驱动轮转速.Matlab/Simulink仿真表明,该驱动控制系统能保证电动车直线行驶平稳和转向差速可靠.关键词:后轮驱动;轮毂电机;差速中图分类号:U469.11文献标志码:A当前,我国机动车污染问题日益严重,2011年全国机动车保有量达到约2.08亿两,机动车的尾气[1]排放已成为我国空气污染的主要来源.为此,国家大力发展新能源汽车,根据国务院印发的2012年至2020年节能与新能源汽车产业发展规划
3、,预计到2020年,纯电动汽车和插电式混合动力汽车累计产销超过500万辆.国家对电动车的大力支持促进了国内电动车的研究,电动车的驱动控制系统是电动车研究的热点之一,特别对于轮毂电机直接驱动的分布式布置电动车,取消了离合器、变速器、万向传动装置、差速器等传[2]动装置,虽然质量更轻、结构更简单,但如何保证稳定可靠的行驶(直线行驶和转向时驱动轮的差速)是一大难点.国内专家学者对轮毂电机驱动电动车的差速控制进行了一系列的研究,主要针对四轮毂电机驱[3]动的电动车,例如葛英辉等提出的以滑移率为控制目标的新型电动车电子差速控制策略,靳立强等提出[4][5
4、]的电动轮车的自适应差速控制策略,翟丽等提出的电子差速转速转矩综合控制策略,均针对四轮驱动电动车的差速控制进行研究.本文针对后轮毂电机独立驱动的电动车,根据直线行驶和转向差速两种不同行驶状态下的转向运动学特性,分别就其不同的行驶状态的驱动控制策略进行了研究,以保证电动车稳定直线行驶和可靠转向.1后轮毂电机驱动电动车的结构分析如图1所示为电动车的结构简图,两前轮为转向轮,两后轮为装有轮毂电机的驱动轮,通过驱动控制器,实现汽车在不同行驶条件下的要求.2不同行驶状态下的转向运动学分析为了便于分析,做如下理想化假设:1)包括悬架系统和转向系在内的车体为
5、刚性;2)车轮不考虑发生①收稿日期:20130313基金项目:重庆市科技攻关计划项目(CSTC,2011AC1016);西南大学“国家级大学生创新创业训练计划项目”(201210635122).作者简介:卢营蓬(1990),男,四川营山人,硕士研究生,主要从事机电一体化方面的研究.通信作者:张建军,副教授,硕士研究生导师.2西南师范大学学报(自然科学版)http://xbbjb.swu.cn第39卷滑移、滑转和轮胎离开地面的运行状态,即纯滚动;3)不考虑轮胎材质与结构的非线性化以及因垂直载荷不同造成的轮胎侧向弹性系数的变化,即轮胎侧向变形与侧向
6、力成正比.2.1直线行驶时的转向系统运动学分析汽车直线行驶在平坦路面和凸凹不平路面上,转向系运动学略有不同.在平坦路面上行驶的车辆,其左前轮转速v、右前轮转速v、左后轮转flfr速vrl、右后轮转速vrr均相等,并且左右驱动轮的驱动力矩也相等.在凹凸不平路面上行驶的车辆,1.轮速传感器;2.加速踏板;3.轮毂电机;4.霍尔传感器;5.制动踏板.左边车轮和右边车轮在相同的时间走过不同的路图1后轮毂电机驱动电动车的结构简图程,所以左右两边车轮的转速不相等,但同一边的前后车轮转速相等,即:vfl=vrl,vfr=vrr2.2转向行驶时的转向系统运动学
7、分析[6]根据经典的Ackermann-Jeantand转向模型如图2所示.其中,δ为车辆转向角;δin为前内侧轮转向角;δout为前外侧轮转向角;L为车身长度;W为车身宽度;Rin为后内侧轮转向半径;Rout为后外侧轮转向半径.当车辆以速度v稳定转向时,有:ìïvfl=v(1+Wtanδ/L)ïïvfr=v(1-Wtanδ/L)[7]í(1)ïvrl=v[1+Wtanδ/(2L)]ïïîvrr=v[1-Wtanδ/(2L)]由式(1)可得:vfl-vfr=2vWtanδ/L(2)vrl-vrr=vWtanδ/L=(vfl-vfr)/2(3)由
8、(3)可知,车辆转向行驶时,两后驱动轮的速度差是两前导向轮速度差的一半.3驱动控制系统整体设计驱动控制系统主要包括传感器和驱动控制器,如图3所示.传感
