四轮独立驱动电动汽车节能控制策略研究

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在这样一个交通能源转型时期,电动汽车以其低污染、高效率及能源来源广的特点再次获得了众多企业及政府的青睐。而现如今主要面临的一个难题便是续驶里程较短,为此,本文主要从控制策略的角度来研究如何使四轮独立电动汽车行驶更为节能。首先,对电动汽车的发展现状、关键技术以及驱动技术进行了简单概述,同时介绍了电动轮驱动技术,主要对其分类与优势进行描述,此外还指出电动汽车能耗的影响因素,并针对这些因数提出对应的节能途径。接着,对四轮独立驱动电动汽车转矩协调分配的研究概况进行叙述,着重以车辆控制策略作为出发点,对车辆驱动工况进行分类,在对应驱动工况下,选择合适的驱动模式,并制定对应的驱动转矩协调分配算法。最后,利用AVL CRUISE与AMESim两款软件创建整车模型,以及利用MATLAB/Simulink软件制定对应的整车节能控制策略,并进行联合仿真,对车辆不同驱动工况的转矩分配算法进行验证,最后仿真结果表明车辆不同驱动工况下的驱动轮转矩能够按照预先目标变化,同时利用循环工况得出对应的节能效果数据。本文的控制策略主要包括了起步控制、直线行驶控制、驱动轮滑转控制、减速/制动控制以及转向控制。其中,起步控制实现了车辆起步时转矩斜坡递增的控制方式,降低了起步阶段电网电流,减少电机和负载间的冲击及干扰;直线行驶控制先根据需求转矩大小来选择单轴驱动或双轴驱动,对于双轴驱动以电机综合工作效率最大化为目标来分配前后轴驱动转矩值;驱动轮滑转控制是对驱动轮转矩进行调节而使车轮实际滑转率趋近于最优滑转率,从而降低了能量损耗;减速/制动控制利用模糊控制技术来确定电制动力的占比,并根据分段固定比例的方式来分配前后轮制动力,这样既能够最大限度回收制动能量,又确保车辆制动的稳定性;转向控制根据车辆转向时的横摆角速度偏差和侧向加速度偏差分别对车辆前后轴与内外轮进行转矩调节,实现转矩优化的功效。根据循环工况下的车辆仿真结果得出,本文所采用的控制策略与转矩平均分配、单电机驱动这两种方式相比均在一定程度上降低了车载能量的消耗。同时,在NEDC工况下,若分别仅采用起步&滑转控制、直线行驶(匀速&加速)控制以及减速/制动控制能够节能(与没有这些控制时的能耗相比)0.14%、6.46%和13.07%,FTP75工况下,对应数值为0.35%、3.4%和22.61%。由此可知,本文设计的控制策略能够实现转矩的协调分配,电机工作效率的优化,以及制动能量的回收,从而降低了车辆行驶能耗,达到节能的目的。
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