分布式驱动电动车辆多目标优化转矩分配策略研究

来源 :太原科技大学 | 被引量 : 1次 | 上传用户:yuwenhuaji11987
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能源的不断消耗与环境污染等问题使得传统汽车的驱动能源不得不转型升级,电力驱动成为解决车辆能源问题的关键所在,因此电动车辆应运而生。与传统发动机驱动车辆和集中式电驱动车辆相比,分布式驱动具有驱动链短、效率高、转矩独立可控、响应速度快、车内空间增大等优点被市场所青睐,许多研究学者纷纷对此展开研究。分布式驱动电动车辆在不同工况下如何进行转矩分配,才能使得车辆的安全性与经济性得到最优解,已经成为研究热点问题。本文以分布式轮毂电机驱动电动车辆为研究对象,以提高整车经济性与安全性为研究目的,对分布式驱动转矩分配策略进行了深入研究。整车转矩控制采用分层控制思想,上层为驱动力矩与横摆力矩决策层,下层为电机转矩分配层。下层转矩分配层通过多目标优化函数转矩分配策略来提高车辆的经济性与安全性。多目标优化函数转矩分配策略包含经济性、稳定性优化函数与电机失效控制策略。当车辆在直行工况且电机未发生故障前提下,车辆以提高经济性为主要转矩分配策略,以提高车辆稳定性为辅助优化策略;当车辆在进行紧急转弯与紧急避障时,车辆以提高稳定性为主要转矩分配策略,以提高车辆经济性为辅助优化策略;电机失效转矩分配策略制定了单电机失效、双电机失效以及多电机失效下的控制规则,控制规则与模糊PID控制相结合,构成了电机失效转矩分配策略。为验证多目标优化函数转矩分配策略在车辆经济性、稳定性与安全性方面的有效性和优越性,基于Car Sim、MATLAB/Simulink软件,搭建了转矩分配控制策略联合仿真平台,建立了分布式电动车辆动力学模型与转矩控制模型。首先,对多目标优化函数转矩分配策略与动载荷转矩分配策略在NEDC(New European Driving Cycle,新欧洲汽车法规循环工况)与FTP75(Federal Test Procedure-75,美国测试油耗工况)下进行了整车经济性仿真,其次,在阶跃、单移线以及双移线工况下进行了车辆稳定性仿真;最后,多目标优化函数转矩分配策略与普通PID控制策略在电池失效层面进行了在不同初始速度与加速、制动工况下的车辆行驶安全与稳定性仿真。仿真结果表明,在NEDC与FTP75工况下,多目标联合函数转矩分配策略能够改善电池耗电状况,电池SOC值有明显的提升;在阶跃工况、单移线工况以及双移线工况下,多目标优化函数转矩分配策略在质心侧偏角、横摆角速度以及车辆行驶轨迹跟踪上更接近目标参考值;在电机失效设定工况下,模糊PID规则控制车辆的横摆角与横摆角速度、车辆侧向加速度在不同工况下降幅显著,极大提高了处于行驶状态下电机故障车辆的稳定性与安全性。
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