電動汽車分布式驅(qū)動控制技術(shù)

第1章　緒論 001
1.1　分布式驅(qū)動電動汽車簡介 002
1.2　分布式驅(qū)動電動汽車驅(qū)動的關(guān)鍵技術(shù) 005
1.2.1　車輛行駛狀態(tài)估計(jì)技術(shù) 005
1.2.2　輪轂電機(jī)技術(shù) 006
1.2.3　電子差速控制 008
1.2.4　穩(wěn)定性控制 009
1.2.5　驅(qū)動防滑控制 010
1.2.6　節(jié)能控制 011
1.3　目前存在的問題 011
第2章　汽車的動力學(xué)基礎(chǔ)及基本性能 013
2.1　汽車的動力學(xué) 014
2.2　汽車的行駛原理 018
2.2.1　汽車行駛時(shí)的受力分析 018
2.2.2　車輪滑轉(zhuǎn)與附著特性 019
2.3　分布式驅(qū)動電動汽車的轉(zhuǎn)向性能 021
2.3.1　兩輪轉(zhuǎn)向時(shí)的阿克曼轉(zhuǎn)向幾何關(guān)系 022
2.3.2　四輪轉(zhuǎn)向時(shí)的阿克曼轉(zhuǎn)向幾何關(guān)系 023
2.3.3　實(shí)際的阿克曼轉(zhuǎn)向幾何關(guān)系 024
2.4　汽車的操縱穩(wěn)定性 025
2.4.1　輪胎縱滑、側(cè)偏聯(lián)合工況下的滑轉(zhuǎn)理論 025
2.4.2　輪胎滑轉(zhuǎn)率和輪心速度 026
2.4.3　駕駛員模型 027
2.4.4　橫擺角速度及質(zhì)心側(cè)偏角 028
2.5　分布式驅(qū)動電動汽車的制動性能 029
2.5.1　汽車制動過程 029
2.5.2　汽車制動性能評價(jià)指標(biāo) 030
2.5.3　分布式驅(qū)動電動汽車四輪制動力分配 031
第3章　分布式驅(qū)動電動汽車的驅(qū)動系統(tǒng)結(jié)構(gòu) 033
3.1　分布式驅(qū)動系統(tǒng)結(jié)構(gòu)概述 034
3.1.1　集中對置的輪邊電機(jī)結(jié)構(gòu) 036
3.1.2　輪轂電機(jī)結(jié)構(gòu) 038
3.2　電機(jī)結(jié)構(gòu)原理 041
3.2.1　直流電機(jī) 041
3.2.2　交流三相感應(yīng)電機(jī) 043
3.2.3　永磁同步電機(jī) 044
3.3　行星輪系傳動特性 047
3.4　集中驅(qū)動橋的結(jié)構(gòu)與傳動分析 049
3.5　分布式驅(qū)動的整車控制結(jié)構(gòu) 051
第4章　分布式驅(qū)動電動汽車參數(shù)匹配 053
4.1　純電動汽車動力性能及試驗(yàn)工況規(guī)定 054
4.2　純電動汽車參數(shù)匹配 055
4.2.1　電機(jī)轉(zhuǎn)速與轉(zhuǎn)矩匹配 056
4.2.2　傳動比參數(shù)匹配 057
4.2.3　動力電池匹配 058
4.3　電機(jī)選型匹配 059
4.3.1　電機(jī)功率確定 059
4.3.2　電機(jī)轉(zhuǎn)速設(shè)定 059
4.3.3　電機(jī)轉(zhuǎn)矩確定 060
4.4　分布式驅(qū)動電動汽車驅(qū)動功率動態(tài)匹配 060
4.4.1　驅(qū)動功率動態(tài)匹配的必要性 061
4.4.2　驅(qū)動功率動態(tài)匹配的方法 062
4.4.3　基于效率的轉(zhuǎn)矩控制分配模型 062
4.4.4　基于效率的轉(zhuǎn)矩控制分配原則 064
第5章　車輛行駛狀態(tài)估計(jì) 066
5.1　基于卡爾曼濾波的車輛行駛狀態(tài)估計(jì) 067
5.1.1　卡爾曼濾波理論 067
5.1.2　離散系統(tǒng)的卡爾曼濾波基本方程 068
5.1.3　連續(xù)系統(tǒng)的卡爾曼濾波基本方程 069
5.2　卡爾曼濾波在MATLAB 中的實(shí)現(xiàn) 071
5.3　車輛質(zhì)心側(cè)偏角的估計(jì)方法 072
5.3.1　車輛模型的動力學(xué)方程 072
5.3.2　混合觀測器的系統(tǒng)組成 073
5.3.3　車輛穩(wěn)定性判別 076
5.3.4　模糊控制器權(quán)值計(jì)算 078
5.4　分布式電動汽車的質(zhì)心側(cè)偏特性與電機(jī)電流的關(guān)系 079
第6章　分布式驅(qū)動電動汽車操縱穩(wěn)定性的驅(qū)動轉(zhuǎn)矩控制 081
6.1　車輛穩(wěn)定性控制目標(biāo)參數(shù)分析 082
6.1.1　車輛穩(wěn)定性表征參數(shù) 082
6.1.2　非線性車輛參考模型的建立 082
6.1.3　約束目標(biāo)橫擺角速度的確定 084
6.2　基于改進(jìn)滑?？刂扑惴ǖ臋M擺力矩控制器設(shè)計(jì) 085
6.2.1　滑?？刂评碚摲治?085
6.2.2　橫擺力矩控制器設(shè)計(jì) 087
6.2.3　基于RBF 神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的橫擺力矩控制器的改進(jìn) 088
6.3　驅(qū)動力矩分配控制策略設(shè)計(jì) 090
6.4　轉(zhuǎn)向工況下穩(wěn)定性轉(zhuǎn)矩控制仿真分析 091
6.4.1　仿真平臺 091
6.4.2　仿真試驗(yàn)設(shè)計(jì)與分析 092
第7章　分布式驅(qū)動電動汽車的電子差速控制 100
7.1　電子差速方案分析 101
7.1.1　差速的重要性 101
7.1.2　機(jī)械差速器原理 102
7.1.3　電子差速方案 103
7.2　電子差速控制策略 104
7.2.1　總體設(shè)計(jì)思路 104
7.2.2　車速估算 104
7.2.3　基于載荷的分配原則 105
7.2.4　基于轉(zhuǎn)速約束的滑轉(zhuǎn)修正 106
7.2.5　轉(zhuǎn)矩分配模塊 107
7.3　差速算法的建模 107
7.4　電子差速的設(shè)計(jì) 109
7.4.1　電子差速控制器硬件設(shè)計(jì) 110
7.4.2　電子差速控制器軟件設(shè)計(jì) 111
7.4.3　系統(tǒng)軟件架構(gòu) 111
7.4.4　控制流程 112
7.4.5　底層開發(fā)與模型代碼生成 113
7.5　電子差速仿真分析 114
7.5.1　50km/h 雙移線工況 114
7.5.2　120km/h 雙移線工況 115
第8章　基于車輪打滑狀態(tài)估計(jì)的車輛驅(qū)動防滑控制 117
8.1　分布式驅(qū)動電動汽車驅(qū)動防滑控制方案 118
8.2　模型跟蹤控制 119
8.3　車輪滑轉(zhuǎn)狀態(tài)判斷原理 121
8.3.1　基于車輪角加速度的車輪滑轉(zhuǎn)狀態(tài)判斷原理 121
8.3.2　車輪滑轉(zhuǎn)狀態(tài)判斷 122
8.4　基于車輪滑轉(zhuǎn)狀態(tài)以及車輪角加速度的模糊控制算法 124
8.4.1　車輪角加速度控制閾值的選擇 124
8.4.2　基于參數(shù)dFd/dFm 的車輪滑轉(zhuǎn)狀態(tài)觀測器 126
8.4.3　基于參數(shù)dFd/dFm 和車輪角加速度的驅(qū)動防滑模糊控制器設(shè)計(jì) 129
8.5　基于電動輪車縱向行駛安全性的驅(qū)動防滑控制系統(tǒng)的仿真試驗(yàn) 131
8.5.1　低附著路面的仿真分析 131
8.5.2　中高附著路面的仿真分析 133
8.5.3　對接路面仿真分析 134
8.6　雙參數(shù)輸入模糊控制算法魯棒性仿真試驗(yàn) 136
8.6.1　不同質(zhì)量參數(shù)車輛在低附著路面上的仿真結(jié)果 136
8.6.2　不同質(zhì)量參數(shù)車輛在對接路面工況條件下的仿真結(jié)果 137
第9章　分布式驅(qū)動電動汽車節(jié)能性驅(qū)動轉(zhuǎn)矩控制策略 139
9.1　輪轂電機(jī)電動汽車系統(tǒng)能耗分析 140
9.2　輪轂電機(jī)臺架試驗(yàn) 141
9.2.1　輪轂電機(jī)試驗(yàn)臺架工作原理 141
9.2.2　輪轂電機(jī)特性試驗(yàn)設(shè)計(jì) 142
9.3　轉(zhuǎn)矩節(jié)能優(yōu)化分配算法研究 142
9.3.1　優(yōu)化目標(biāo)選擇 143
9.3.2　約束條件確定 143
9.3.3　節(jié)能優(yōu)化分配算法求解 144
9.4　直線工況下節(jié)能性轉(zhuǎn)矩控制仿真分析 146
9.4.1　基于D2P 快速原型的底盤測功機(jī)臺架試驗(yàn)介紹 147
9.4.2　試驗(yàn)結(jié)果分析           149
第10章　分布式驅(qū)動電動汽車驅(qū)動故障補(bǔ)償控制 152
10.1　分布式驅(qū)動電動汽車執(zhí)行器故障分析 153
10.1.1　單電機(jī)故障 153
10.1.2　雙電機(jī)故障 154
10.2　電機(jī)故障模型 155
10.2.1　電機(jī)故障分析 155
10.2.2　發(fā)生單個(gè)執(zhí)行器未知故障的控制原則 157
10.3　執(zhí)行器故障補(bǔ)償設(shè)計(jì) 157
10.3.1　Backstepping 控制設(shè)計(jì) 158
10.3.2　自適應(yīng)故障補(bǔ)償設(shè)計(jì) 158
10.3.3　性能分析 162
第11章　電動汽車輪轂電機(jī)熱分析 164
11.1　輪轂電機(jī)熱損耗分析 165
11.2　輪轂電機(jī)溫度場 168
11.2.1　輪轂電機(jī)溫度場傳熱分析 169
11.2.2　輪轂電機(jī)溫度場分析 170
11.3　輪轂電機(jī)冷卻分析 172
11.4　輪轂電機(jī)液冷結(jié)構(gòu)分析 174
11.4.1　輪轂電機(jī)液冷管道結(jié)構(gòu) 174
11.4.2　液體冷卻結(jié)構(gòu)進(jìn)、出口壓差分析 175
11.4.3　冷卻管道冷卻液流速確定 175
11.4.4　冷卻系統(tǒng)流場模型 176
參考文獻(xiàn) 177