四轮独立驱动电动汽车的电子差速系统研究

电动汽车是当今汽车行业发展的重要趋势,它涉及到车辆工程、电机驱动技术、控制技术、电池技术等领域的核心技术,其发展得到了国内外大型研究机构的大力推动,成为当前相关领域的研究热点,各项成果也相继被推出。 本文首先对电动汽车的国内外发展状况,尤其是汽车转向系统进行了分析调研,着重介绍了电子转向系统。在详细分析了电子差速系统与汽车转向系统和电子转向系统的区别,广泛调研其他研究机构的电子差速方案的基础上,本文提出了基于四轮毂电机独立驱动的纯电动汽车的电子差速系统设计。 电机控制驱动系统是电动汽车电子差速系统的核心技术,本文对其进行了重点分析研究。通过电机驱动理论的分析,给出了详细的控制硬件电路的设计方案,并确定了对电动汽车前轮单极性、后轮双极性控制的方案。本文对其中涉及到的大量设计问题都进行了详细的分析,例如,电机转速公式和电流与PWM占空比的关系;电机速度反馈的计算:电机的动态方程和传递函数的确定,电机转速闭环控制的PID控制规律,以及数字PID控制方法中使用齐格勒一尼柯尔斯调节律对PID参数的确定。 除了驱动系统之外,本文还对电子差速系统控制策略进行了研究。首先提出了硬件执行机构和控制系统及转向原理。对比现有电子差速的方案研究,本文提出的方案取消了转向器、转向执行马达、转向桥机构。本文采用全轮转向方案,利用Ackerman—Jeantand转向模型,计算了电子差速过程中随着转向角度变化的各个车轮的车速,讨论了转向时转向轮之间的转矩分配问题。另外,本文分别对匀速前进时的四轮速度一致性协调、原地转向、加减速运行和匀速运行的工作模式进行了研究,确定了电子差速转向时的控制策略。 最后,本文对设计完成的电动汽车从机械结构、电气系统两个方面的参数进行了描述,对电动汽车的重量、尺寸、最高车速作了说明。在设计完成的电动汽车原理样车上对电机控制驱动系统进行试验,并对电子差速转向时的参数进行仿真计算,通过大量的试验和仿真的数据及图形,验证了电动汽车运行稳定。