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电动汽车运动控制系统的设计与实现

导读: 该系统将电助力转向与双后轮轮毂电机驱动结合,省略了传统的离合器、变速器、主减速器及差速器等部件,大大简化了整车结构大大提高了电动汽车电气化程度和可控制程度,充分发挥了电动汽车高度电机一体化的优势。

0 前言

     本文在现有电动汽车动力控制方法基础上,设计并实现了一种电助力转向与双后轮独立驱动相结合的模型电动车运动控制系统。该系统将电助力转向与双后轮轮毂电机驱动结合,省略了传统的离合器、变速器、主减速器及差速器等部件,大大简化了整车结构大大提高了电动汽车电气化程度和可控制程度,充分发挥了电动汽车高度电机一体化的优势。文中具体给出了系统各关键子系统的设计和控制方法,并通过台架实验证明了设计的有效性。

1 模型电动汽车系统总体构成

     设计针对电动车( EV) 理想车况低速行驶,实现了一种双后轮独立驱动运动模型。系统结构如图1所示。
     
     模型车前轮控制采用电助力转向( EPS)系统,动力由两个后轮电机共同提供。电助力转向驱动使用普通直流伺服电机,控制简单;两个后轮电机为两个轮毂式直流无刷(BLDC)电机,能够在提高效率的同时保证长期运行的可靠性。系统中每个电机与电控单元( ECU)间都独自构成一个速度闭环和电流闭环系统,这种设计可以在保持传统汽车驾感的基础上,省略传统车辆的离合器、变速器、主减速器及差速器等部件,大大简化了整车结构,提高传动效率,并且能够通过控制技术实现助力转向功能,和对电动轮的电子差速控制。

2 双后轮驱动电动汽车运动控制系统设计

     原型电动汽车运动控制主要需要解决以下两个问题:一是助力转向系统控制问题;二是对两个独立驱动轮的协调控制问题。

  2. 1 助力转向控制

     电动助力转向工作过程如下:首先,转矩传感器测出驾驶员施加在转向盘上的操纵力矩,车速传感器测出车辆当前的行驶速度,然后将这两个信号传递给ECU; ECU根据内置的控制策略,计算出理想的目标助力力矩,转化为电流指令给电机;然后,电机产生的助力力矩经减速机构放大作用在机械式转向系统上,和驾驶员的操纵力矩一起克服转向阻力矩,实现车辆的转向。
     
     助力电机控制策略采用助力电机电流的闭环给定控制,其控制功能结构框图见图2。

  这样的控制结构简化了实际助力特性调整的过程,控制参数调整方便和直观,在满足控制要求的基础上保证了经济性。 

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