電動汽車分布式驅動控制技術

第1章　緒論 001
1.1　分布式驅動電動汽車簡介 002
1.2　分布式驅動電動汽車驅動的關鍵技術 005
1.2.1　車輛行駛狀態(tài)估計技術 005
1.2.2　輪轂電機技術 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　汽車的動力學基礎及基本性能 013
2.1　汽車的動力學 014
2.2　汽車的行駛原理 018
2.2.1　汽車行駛時的受力分析 018
2.2.2　車輪滑轉與附著特性 019
2.3　分布式驅動電動汽車的轉向性能 021
2.3.1　兩輪轉向時的阿克曼轉向幾何關系 022
2.3.2　四輪轉向時的阿克曼轉向幾何關系 023
2.3.3　實際的阿克曼轉向幾何關系 024
2.4　汽車的操縱穩(wěn)定性 025
2.4.1　輪胎縱滑、側偏聯(lián)合工況下的滑轉理論 025
2.4.2　輪胎滑轉率和輪心速度 026
2.4.3　駕駛員模型 027
2.4.4　橫擺角速度及質(zhì)心側偏角 028
2.5　分布式驅動電動汽車的制動性能 029
2.5.1　汽車制動過程 029
2.5.2　汽車制動性能評價指標 030
2.5.3　分布式驅動電動汽車四輪制動力分配 031
第3章　分布式驅動電動汽車的驅動系統(tǒng)結構 033
3.1　分布式驅動系統(tǒng)結構概述 034
3.1.1　集中對置的輪邊電機結構 036
3.1.2　輪轂電機結構 038
3.2　電機結構原理 041
3.2.1　直流電機 041
3.2.2　交流三相感應電機 043
3.2.3　永磁同步電機 044
3.3　行星輪系傳動特性 047
3.4　集中驅動橋的結構與傳動分析 049
3.5　分布式驅動的整車控制結構 051
第4章　分布式驅動電動汽車參數(shù)匹配 053
4.1　純電動汽車動力性能及試驗工況規(guī)定 054
4.2　純電動汽車參數(shù)匹配 055
4.2.1　電機轉速與轉矩匹配 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　電機選型匹配 059
4.3.1　電機功率確定 059
4.3.2　電機轉速設定 059
4.3.3　電機轉矩確定 060
4.4　分布式驅動電動汽車驅動功率動態(tài)匹配 060
4.4.1　驅動功率動態(tài)匹配的必要性 061
4.4.2　驅動功率動態(tài)匹配的方法 062
4.4.3　基于效率的轉矩控制分配模型 062
4.4.4　基于效率的轉矩控制分配原則 064
第5章　車輛行駛狀態(tài)估計 066
5.1　基于卡爾曼濾波的車輛行駛狀態(tài)估計 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 中的實現(xiàn) 071
5.3　車輛質(zhì)心側偏角的估計方法 072
5.3.1　車輛模型的動力學方程 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　模糊控制器權值計算 078
5.4　分布式電動汽車的質(zhì)心側偏特性與電機電流的關系 079
第6章　分布式驅動電動汽車操縱穩(wěn)定性的驅動轉矩控制 081
6.1　車輛穩(wěn)定性控制目標參數(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　約束目標橫擺角速度的確定 084
6.2　基于改進滑?？刂扑惴ǖ臋M擺力矩控制器設計 085
6.2.1　滑模控制理論分析 085
6.2.2　橫擺力矩控制器設計 087
6.2.3　基于RBF 神經(jīng)網(wǎng)絡的橫擺力矩控制器的改進 088
6.3　驅動力矩分配控制策略設計 090
6.4　轉向工況下穩(wěn)定性轉矩控制仿真分析 091
6.4.1　仿真平臺 091
6.4.2　仿真試驗設計與分析 092
第7章　分布式驅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　總體設計思路 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　基于轉速約束的滑轉修正 106
7.2.5　轉矩分配模塊 107
7.3　差速算法的建模 107
7.4　電子差速的設計 109
7.4.1　電子差速控制器硬件設計 110
7.4.2　電子差速控制器軟件設計 111
7.4.3　系統(tǒng)軟件架構 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)估計的車輛驅動防滑控制 117
8.1　分布式驅動電動汽車驅動防滑控制方案 118
8.2　模型跟蹤控制 119
8.3　車輪滑轉狀態(tài)判斷原理 121
8.3.1　基于車輪角加速度的車輪滑轉狀態(tài)判斷原理 121
8.3.2　車輪滑轉狀態(tài)判斷 122
8.4　基于車輪滑轉狀態(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動防滑模糊控制器設計 129
8.5　基于電動輪車縱向行駛安全性的驅動防滑控制系統(tǒng)的仿真試驗 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 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果 137
第9章　分布式驅動電動汽車節(jié)能性驅動轉矩控制策略 139
9.1　輪轂電機電動汽車系統(tǒng)能耗分析 140
9.2　輪轂電機臺架試驗 141
9.2.1　輪轂電機試驗臺架工作原理 141
9.2.2　輪轂電機特性試驗設計 142
9.3　轉矩節(jié)能優(yōu)化分配算法研究 142
9.3.1　優(yōu)化目標選擇 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)能性轉矩控制仿真分析 146
9.4.1　基于D2P 快速原型的底盤測功機臺架試驗介紹 147
9.4.2　試驗結果分析           149
第10章　分布式驅動電動汽車驅動故障補償控制 152
10.1　分布式驅動電動汽車執(zhí)行器故障分析 153
10.1.1　單電機故障 153
10.1.2　雙電機故障 154
10.2　電機故障模型 155
10.2.1　電機故障分析 155
10.2.2　發(fā)生單個執(zhí)行器未知故障的控制原則 157
10.3　執(zhí)行器故障補償設計 157
10.3.1　Backstepping 控制設計 158
10.3.2　自適應故障補償設計 158
10.3.3　性能分析 162
第11章　電動汽車輪轂電機熱分析 164
11.1　輪轂電機熱損耗分析 165
11.2　輪轂電機溫度場 168
11.2.1　輪轂電機溫度場傳熱分析 169
11.2.2　輪轂電機溫度場分析 170
11.3　輪轂電機冷卻分析 172
11.4　輪轂電機液冷結構分析 174
11.4.1　輪轂電機液冷管道結構 174
11.4.2　液體冷卻結構進、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 177