双轮驱动三轮电动车转向差速控制器研究

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经济发展与环境污染的矛盾日益凸显,电动汽车的研究和发展势在必行,我国正不断加大以电动机作为行驶动力的电动汽车的研究,电子差速控制作为电动汽车内电子控制技术的关键一环同样受到重视。在现在市面上销售的三轮电动车中,即使是中高档的产品,也仍旧使用效率低下的机械传动系统,造成较大的能量损失,将电子差速控制加以应用就可以解决这一问题,可以对现有的三轮电动车产品进行升级换代,也可以为电动轿车、电动货车等车辆提供指导,进行技术积累。本文旨在研究三轮电动车上的电子差速控制策略及其仿真和应用。在本论文中,分析了三轮电动车和电动汽车的国内外发展现状及存在的问题,并调研了大量有关电子差速控制功能的文献资料,详细介绍了几种包含电子差速在内的几种常见差速系统,结合三轮电动车的实物试验车,提出新的并适用于实际情况的电子差速设计方案。本文的主要内容包括提出电子差速策略,进行差速模型理论分析,仿真模型的建立与验证和实物试验平台搭建与结果分析等几个主要部分。文中首先对Ackermann-Jeantand车辆经典转向模型进行了研究,但此模型对转向行驶过程时的离心力以及轴荷转移等情况没有加以考虑。在对三轮电动车的直线行驶、转向行驶、轮毂电机模型以及前轮侧向力等分析的基础之上,以两驱动轮驱动力系数为参考量,并分别对驱动力系数和车速进行PID内外环控制,以此构成三轮电动车的差速控制方案。本文针对以上问题,分析建立电子差速系统及整车数学模型,在Matlab/Simulink中建模并仿真,后续还进行了实车试验。在仿真中,包含了蛇形试验工况和双移线试验工况的运行及分析,能够得到此电子差速控制方案能够有效对车辆在各种工况下实行差速控制,使得两驱动轮驱动力系数的数值相互靠近,改善车辆可操纵性的结论。同时为验证电子差速策略的实际应用效果,进行了实物试验平台搭建,电子差速控制器选用宏晶公司生产的IAP15W4K58S4芯片为控制核心,辅以显示屏、霍尔传感器等外围器件,在原车基础上进行改装。通过对实际道路行驶时的转弯半径数据的分析,在相同试验条件下,应用该电子差速控制方案和未应用电子差速方案对比,转弯半径最大减少5%,大多数情况的不足转向改善程度介于45%~100%之间,个别产生过多修正的情况,最大过多修正量为67%;对蛇形绕桩试验的多次成绩进行分析比对,所需时间减小了11.57%,通过性也有一定的提升。综合来看,可以得到设计的电子差速控制器具有一定实用价值,能够提高三轮电动车辆操纵稳定性的结论。
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