电动汽车电子差速驱动控制研究

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多轮毂电机驱动的电动汽车,充分利用了驱动电机的特点,从结构上省去了传统汽车差速传动等一系列机构,减轻了汽车车身重量。这种结构充分利用了电机的可控性,将电机和车轮设计为一体,操控性更加精确稳定。多轮独立驱动的电动汽车,转向不再依靠传动轴,而是通过电子差速技术,合理分配左右车轮的给定转矩,保证车辆转向的稳定性和精确性,减少轮胎的摩擦损耗,降低电池耗能。本文针对轮毂电机驱动的汽车进行研究,所做的主要工作为:首先,对汽车的运动模型进行了研究,建立了汽车的三自由度运动模型,分析了汽车轮胎模型以及汽车滑转率和摩擦系数的关系。设计了横摆角速度发生器和汽车侧偏角观测器,在此基础上提出差速稳定控制方案,对汽车运行和转向时的转矩进行合理分配。搭建出差速控制仿真模型,获得了稳定的运行和转向效果,证明了控制方案的可行性。其次,分析了异步轮毂电机的数学模型,对比异步电机的不同驱动方案,说明了选择矢量控制的原因。采用模型参考自适应转速估计,配合电压空间矢量调制SVPWM技术,设计了无速度传感器的异步轮毂电机矢量控制方案。通过分析电动汽车启动运行的实际情况,在转矩电流给定时,加入了软起效果,提高了电动汽车的启动力矩,优化了控制效率和起动舒适度。通过MATLAB仿真,获得了较好的转速跟随效果,证明了所设计控制方案的正确性。最后,设计了以DSPIC33FJ32GS606为主控芯片异步电机控制器,实现了电机的空载启动和带载启动,在测控台上进行功率实验,并进行了车载测试,达到了设计效果。对本文所做的研究工作进行了总结,分析研究取得的成果和不足,对将来的优化设计提出了一些建议。
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