【摘 要】
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基于轮毂电机和转向电机的线控全轮转向电动汽车不但具备正常电动汽车在环保节能方面的优点,还可以更好的对车辆进行操纵稳定性、主动安全性等方面的控制。除此之外,基于多系统集成转向轮模块的线控全轮转向电动汽车还为多种不同转向功能的实现提供了可能,丰富了车辆的驾驶功能,具有广阔的发展潜力。本文基于可以实现多种转向功能的线控全轮转向电动汽车进行了研究,实现了对多系统集成转向轮模块以及基于多系统集成转向轮模块的
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基于轮毂电机和转向电机的线控全轮转向电动汽车不但具备正常电动汽车在环保节能方面的优点,还可以更好的对车辆进行操纵稳定性、主动安全性等方面的控制。除此之外,基于多系统集成转向轮模块的线控全轮转向电动汽车还为多种不同转向功能的实现提供了可能,丰富了车辆的驾驶功能,具有广阔的发展潜力。本文基于可以实现多种转向功能的线控全轮转向电动汽车进行了研究,实现了对多系统集成转向轮模块以及基于多系统集成转向轮模块的线控全轮转向电动汽车样车的设计,提出了基于多系统集成转向轮模块的多转向模式及动力学稳定性控制策略,搭建了整车动力学模型,分析了不同转向功能切换时车辆响应情况,确定了模式切换过程中车辆的安全初始状态,最后基于对研究对象的分析搭建了实车试验平台,对控制系统以及样车预期的多种转向功能进行了验证。具体的研究内容包括:(1)设计了具有多种转向功能的多系统集成转向轮模块,以及基于多系统集成转向轮模块的电动汽车样车。首先明确了样车预期的性能指标,根据预期性能指标对整车的驱动形式、转向形式以及载荷的分布进行了设计,进行了驱动电机以及驱动电源参数的匹配,随后针对可以实现多种转向功能的多系统集成转向轮模块进行了设计,分析了基于该模块的电动汽车样车可以实现的多种转向功能,确保预期功能正常实现。(2)提出了基于多系统集成转向轮模块的多转向模式控制策略及动力学稳定性控制策略。基于Stateflow搭建了多转向模式切换控制策略,保证车辆可以在二轮转向、四轮转向、斜行、横行以及原地中心转向模式之间进行切换。随后通过基于模型跟踪的动力学稳定性控制策略实现了车辆在四轮转向模式下各个车轮转角的合理分配,保证车辆低速时前后轮异相位转动,高速时同相位转动,提高了四轮转向模式下车辆的操纵稳定性。(3)基于多系统集成转向轮模块的整车模型搭建。为进行不同转向功能的仿真分析,搭建了包括车体动力学模型,车轮动力学模型,轮胎模型等在内的四轮转向电动汽车整车模型,分析了Simulink整车模型中各个子系统模块的功能。(4)整车控制策略验证及多模式切换仿真分析。首先利用仿真平台对前文提出的四轮转向模式下车辆基于模型跟踪的动力学稳定性控制策略进行了验证。与传统前轮转向车辆的仿真对比结果表明,所设计的控制系统具有良好的控制效果,且车辆在不同车速下前后轮转动相位的改变与预期分析相同。随后进行了车辆由二轮转向模式切换到斜行、横行及原地中心转向模式时的仿真分析,研究了在不同转向模式切换时整车响应状态变化,从车辆稳定性及安全性的角度确定了不同模式切换时车辆应处的初始状态。(5)搭建了线控全轮转向电动汽车实车实验平台。对试验车的上层控制模块进行了设计,构建了包括整车控制器、电机控制器、方向盘转角转矩传感器等硬件在内的整车通信CAN网络,进行了基于多系统集成转向轮模块的电动汽车样车的实车试验。试验结果表明,所设计的控制策略具有良好的控制效果,基于多系统集成转向轮模块的电动汽车样车可以有效实现多种不同转向功能,符合预期设计需求。
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