轮毂电机电动汽车动力学建模与转矩节能分配算法研究

【摘要】：汽车在给人类的出行带来许多便利的同时，也带来了一系列严重的问题。环境污染危害人类健康；石油资源面临枯竭，威胁人类的可持续发展。对汽车工业来说，发展电动汽车和电动汽车节能技术是应对这一挑战的最佳选择。 四轮毂电机纯电动汽车具有很多优势，是未来电动汽车的发展趋势。由于前后轴转矩可任意比例分配，为再生制动力矩的分配和驱动力矩的分配，即转矩分配提供了更灵活的可研究空间，因此人们对于传统混合动力汽车的再生制动力矩节能的研究将逐渐转变为对电动汽车转矩节能分配的研究。这是电动汽车节能技术的一个重要研究方向。本文对四轮毂电机纯电动汽车进行了转矩节能分配算法的仿真研究。论文主要包括电动汽车动力学建模、转矩节能分配算法研究和仿真验证三个部分。 论文建立了四轮轮毂电机纯电动汽车的15自由度仿真模型，包括3自由度车身模型、4个1自由度车轮模型、4个2自由度轮胎模型、制动器模型、电机模型和电池模型，并通过CarSim商用软件验证了模型的准确性。 针对轮毂电机电动汽车转矩节能分配问题，提出了理想的转矩节能分配算法和效率最大转矩节能分配算法。理想的转矩节能分配算法是通过充分利用路面附着条件，减少汽车行驶时的车轮滑动来达到节能效果，因此适用于低附着路面；效率最大转矩节能分配算法是通过合理分配前后轴的驱动力矩与再生制动力矩的比例使电机工作在高效率状态来实现节能效果，适用于高附着路面。 为了验证转矩节能分配算法的有效性，在建立的电动汽车仿真模型上，通过城市工况仿真实验对算法进行验证。结果表明：所提出的转矩节能算法具有较好的节能效果。 【关键词】：纯电动汽车 轮毂电机 转矩节能分配 仿真分析
【学位授予单位】：吉林大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2012
【分类号】：U469.72
【目录】：

• 摘要4-5
• ABSTRACT5-10
• 第1章 绪论10-18
• 1.1 课题研究的意义10-13
• 1.1.1 汽车带来的环境污染10-11
• 1.1.2 汽车引发的能源危机11-12
• 1.1.3 电动汽车的优势与不足12-13
• 1.1.4 课题研究的必要性13
• 1.2 电动汽车转矩节能的国内外研究现状13-15
• 1.2.1 电动汽车转矩节能国外研究现状14-15
• 1.2.2 电动汽车转矩节能国内研究现状15
• 1.3 本文研究内容15-18
• 第2章 轮毂电机电动汽车动力学模型的建立18-32
• 2.1 车身模型18-19
• 2.1.1 车辆纵向运动方程18-19
• 2.1.2 车辆侧向运动方程19
• 2.1.3 车辆横摆运动方程19
• 2.2 车轮模型19-21
• 2.2.1 车轮力矩平衡方程19-20
• 2.2.2 车轮垂直载荷20-21
• 2.3 轮胎模型21-23
• 2.3.1 轮胎纵向力21-22
• 2.3.2 轮胎侧向力22
• 2.3.3 轮胎回正力矩22-23
• 2.4 制动器模型23-26
• 2.4.1 描述制动钳活动过程的物理公式23-24
• 2.4.2 描述制动钳摩擦制动过程的摩擦力经验公式24-26
• 2.5 电机模型26-28
• 2.5.1 电机模型分类26
• 2.5.2 电机模型建立方法26-28
• 2.6 电池模型28-29
• 2.7 模型验证29-32
• 2.7.1 商业仿真软件 CarSim 简介29
• 2.7.2 模型验证的工况选择与验证结果29-32
• 第3章 电动汽车转矩节能分配算法32-42
• 3.1 理想的转矩节能分配32-38
• 3.1.1 理想的制动力分配32-35
• 3.1.2 理想的驱动力分配35-36
• 3.1.3 理想的驱动力分配在模型中的应用36-38
• 3.2 效率最大转矩节能分配38-41
• 3.2.1 效率最大转矩节能分配思路38
• 3.2.2 效率最大转矩分配的数学模型38-39
• 3.2.3 效率最大分配在模型中的应用39-41
• 3.3 本章小结41-42
• 第4章 转矩节能分配仿真分析42-58
• 4.1 节能效果评价方法与评价指标42-43
• 4.1.1 节能效果的评价方法42-43
• 4.1.2 节能效果的评价指标43
• 4.2 美国联邦城市工况( UDDS )仿真43-51
• 4.2.1 UDDS 工况低附着路面理想转矩节能分配仿真44-48
• 4.2.2 UDDS 工况效率最大转矩节能分配仿真48-51
• 4.3 美国洛杉矶城市工况( LA92 )仿真51-55
• 4.3.1 LA92 工况低附着路面理想转矩分配仿真51-53
• 4.3.2 LA92 工况效率最大转矩节能分配仿真53-55
• 4.4 本章小结55-58
• 第5章 总结与展望58-60
• 5.1 全文总结58-59
• 5.2 工作展望59-60
• 参考文献60-64
• 作者简介64-65
• 致谢65

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