纯电动汽车防滑系统之牵引力的研究分析

【摘要】：汽车已经成为现代最主要的交通工具之一，且随着环境污染、能源缺乏等问题的日益加重，汽车使用的能源逐渐走向清洁化，高效化。电动汽车的发展可以在一定程度上解决能源危机、环境污染等问题，因此电动汽车关键技术的发展已成为新世纪汽车技术的主旋律。并且随着科技的不断进步，汽车安全技术逐渐成为汽车技术的热门。电动汽车因其具有电机驱动的特点，其在牵引力控制方面比传统汽车效率更高，因此研究电动汽车牵引力控制有着重要的意义。 本文从电动汽车的纵向动力学模型出发，详细阐述了后轮轮毂电机驱动电动汽车的纵向动力学特性。结合当前牵引力控制的技术难题：轮胎-路面附着状况的识别，分析电动汽车轮胎-路面附着系数的估算方法。应用大型的机械系统动力学分析软件ADAMS建立后轮轮毂电机驱动电动汽车的整车虚拟样机。在分析传统汽车牵引力控制办法的基础上对电动汽车的牵引力控制特点加以利用，提出修正的基于可传递最大转矩的牵引力控制系统。通过总结专家的知识和实际操作经验，设计了以驾驶员对加速踏板的操作和当前路面可传递最大转矩为输入量的模糊控制器作为牵引力控制系统的控制器。运用MATLAB中的动态仿真模块SIMUlink搭建电动汽车的牵引力控制系统，并与ADAMS软件建立的电动汽车虚拟样机进行通信，实现联合仿真分析，对仿真得到的结果进行对比分析，验证了牵引力控制系统的有效性。 本文着重研究后轮轮毂电机驱动电动汽车的纵向动力学特性，并设计了基于模糊算法的牵引力控制系统，实现电动汽车虚拟样机和牵引力控制系统在改变路面附着系数情况下的联合仿真分析。结果表明在对接路面行驶时，未安装牵引力控制系统的汽车容易打滑从而削弱操控稳定性和安全性；而安装了TCS的电动汽车可在湿滑路面稳定、安全地行驶。 【关键词】：电动汽车 汽车动力学 牵引力控制 ADAMS联合仿真
【学位授予单位】：哈尔滨工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2012
【分类号】：U469.72
【目录】：

• 摘要4-5
• Abstract5-8
• 第1章 绪论8-16
• 1.1 课题背景及研究的目的与意义8-9
• 1.2 国内外在该方向的研究现状及问题分析9-15
• 1.2.1 汽车防滑控制的发展及研究现状9-14
• 1.2.2 电动汽车防滑控制的发展优势14-15
• 1.3 本文主要研究内容15-16
• 第2章 电动汽车的纵向力学分析及模型建立16-27
• 2.1 引言16
• 2.2 电动汽车纵向力学分析16-22
• 2.2.1 轮胎垂直力的确定18-19
• 2.2.2 轮胎滚动阻力的计算19-21
• 2.2.3 轮胎纵向力的计算21-22
• 2.3 电动汽车虚拟样机的建立22-26
• 2.3.1 ADAMS 软件简介22
• 2.3.2 前后悬挂的模型建立22-25
• 2.3.3 汽车轮胎的模型建立25
• 2.3.4 电动汽车虚拟样机的建立25-26
• 2.4 本章小结26-27
• 第3章 牵引力控制算法的研究27-44
• 3.1 引言27
• 3.2 传统汽车牵引力控制方法27-28
• 3.2.1 传统汽车的控制方式27-28
• 3.2.2 传统汽车的牵引力控制算法28
• 3.3 轮胎路面的识别28-34
• 3.3.1 基于斜率法的路面识别28-30
• 3.3.2 基于峰值附着系数估算的路面识别30-34
• 3.4 电动汽车牵引力控制方法34-39
• 3.4.1 基于滑移斜率的牵引力控制34-37
• 3.4.2 基于最大可传递转矩的牵引力控制37-39
• 3.5 电动汽车牵引力的模糊控制算法39-43
• 3.5.1 模糊控制的概况39
• 3.5.2 模糊控制原理39-41
• 3.5.3 模糊控制器的结构设计41
• 3.5.4 输入量和输出量的模糊化41-42
• 3.5.5 模糊控制规则的设计42-43
• 3.6 本章小结43-44
• 第4章 电动汽车动力学仿真分析44-55
• 4.1 引言44
• 4.2 ADAMS 与 SIMUlink 联合仿真44-46
• 4.2.1 SIMUlink 软件介绍44
• 4.2.2 联合仿真的步骤44-46
• 4.3 对接路面下基于最优滑移率的牵引力控制46-48
• 4.4 对接路面下基于最大可传递转矩的牵引力控制48-54
• 4.4.1 基于最大可传递转矩的牵引力控制系统48-51
• 4.4.2 修正的最大可传递转矩牵引力控制系统51-54
• 4.5 本章小结54-55
• 结论55-56
• 参考文献56-61
• 致谢61

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