《分布式驅(qū)動電動汽車動力學(xué)模型分析綜述》2000字

分布式驅(qū)動電動汽車動力學(xué)模型分析綜述1.1CarSim車輛動力學(xué)模型根據(jù)本次論文給定研究車輛的結(jié)構(gòu)參數(shù)以及特性參數(shù)，設(shè)計(jì)和實(shí)車平臺相似的CarSim車輛動力學(xué)模型。但由于目前的CarSim仿真平臺只有傳統(tǒng)燃油車的汽車傳動模型，其傳統(tǒng)燃油汽車的動力傳遞路線為由發(fā)動機(jī)產(chǎn)生動力，并由傳動系統(tǒng)將動力輸送至驅(qū)動輪，其驅(qū)動輪上的驅(qū)動力并不是完全獨(dú)立的，而本文進(jìn)行研究的分布式驅(qū)動電動汽車是通過獨(dú)立控制四個(gè)輪轂電機(jī)的轉(zhuǎn)矩從而獨(dú)立控制四個(gè)車輪的驅(qū)動力。因此CarSim仿真平臺提供的原有車輛動力傳遞模型不能夠滿足此次研究要求，因此需要在原有的車輛傳動模型的基礎(chǔ)上進(jìn)行修改。首先由于研究的對象為四輪驅(qū)動汽車，因此選用傳統(tǒng)汽車中的四驅(qū)模型，仍然選擇發(fā)動機(jī)加傳動系統(tǒng)的動力傳輸，然后修改前后車輪的動力獲取為外部獲得，即切斷了差速器到各個(gè)車輪之間的動力連接，從而實(shí)現(xiàn)傳統(tǒng)燃油汽車模型不對車輪的轉(zhuǎn)矩進(jìn)行控制，方便后續(xù)利用外部電機(jī)模型對車輪的進(jìn)行動力輸出。示意圖如下：圖1.1CarSim車輛模型動力傳遞示意圖另外通過CarSim軟件對車輛的基本參數(shù)進(jìn)行設(shè)置，具體車輛的基本參數(shù)如圖1.2中所示。圖1.2分布式驅(qū)動電動汽車整車參數(shù)1.2Simulink電機(jī)模型1.1.1輪轂電機(jī)的選定在對Simulink輪轂電機(jī)進(jìn)行建模之前，需要確定所研究的汽車的動力學(xué)參數(shù)，根據(jù)車輛的動力要求，對所使用的輪轂電機(jī)進(jìn)行選擇。經(jīng)過對于車輛最大行駛阻力功率、加速能力、最大爬坡度等要求的綜合考慮后，選定一款輪轂電機(jī)，經(jīng)過選擇后的輪轂電機(jī)具體參數(shù)如圖1.3所示：圖1.3輪轂電機(jī)基本參數(shù)1.1.2輪轂電機(jī)建?？紤]到本文的研究重點(diǎn)是對汽車行駛時(shí)的質(zhì)心側(cè)偏角進(jìn)行估計(jì)，因此對于輪轂電機(jī)模型的精度要求不高，因此在對于輪轂電機(jī)進(jìn)行建模時(shí)進(jìn)行了相應(yīng)的簡化，但仍然實(shí)現(xiàn)了輪轂電機(jī)的實(shí)際外特性。通過查詢得到該型號輪轂電機(jī)外特性曲線如圖1.4所示：圖1.4輪轂電機(jī)外特性曲線根據(jù)輪轂電機(jī)的外特性曲線可以得知，當(dāng)電機(jī)轉(zhuǎn)速較小時(shí)，電機(jī)輸出扭矩隨著電機(jī)轉(zhuǎn)速的增加而基本不變，當(dāng)電機(jī)轉(zhuǎn)速達(dá)到臨界值后，電機(jī)輸出的轉(zhuǎn)矩將隨著電機(jī)轉(zhuǎn)速的增加而快速降低，但其降低速率隨著電機(jī)轉(zhuǎn)速的增加而慢慢變小，因此在建立電機(jī)模型時(shí)可以設(shè)定一個(gè)臨界值，當(dāng)電機(jī)轉(zhuǎn)速小于該臨界值時(shí)，我們認(rèn)為電機(jī)輸出轉(zhuǎn)矩不隨電機(jī)轉(zhuǎn)速發(fā)生改變，而當(dāng)電機(jī)轉(zhuǎn)速大于該臨界值時(shí)，其電機(jī)輸出轉(zhuǎn)矩隨著電機(jī)轉(zhuǎn)速的變化而變化。因此只需要找到電機(jī)在低轉(zhuǎn)速下的峰值扭矩，并通過Excel軟件對于高轉(zhuǎn)速時(shí)的輸出轉(zhuǎn)矩和電機(jī)轉(zhuǎn)速曲線進(jìn)行擬合，經(jīng)過擬合后結(jié)果如下：T=0.0009073*n^4-0.09899*n^3+4.084*n^2-78.26*n+678.311另外，對于電機(jī)輸出轉(zhuǎn)矩與油門踏板開度的控制曲線給出了如圖1.5中所示三條曲線：圖1.5油門踏板開度與電機(jī)輸出扭矩百分比關(guān)系圖對于曲線A來說，其在油門踏板開度較小的時(shí)候，電機(jī)輸出扭矩百分比隨著油門踏板開度的增加而迅速增加，該控制方案能夠在起步或者低速工況時(shí)能夠?qū)τ隈{駛員的加速指令能夠做到快速響應(yīng)，但是由于其靈敏度較高，在實(shí)際使用中，比如城市路況、擁堵路況以及跟車低速行駛工況中對于駕駛員操作的要求較高，駕駛員難以準(zhǔn)確控制所需的行駛車速；對于控制方案B而言，其在整個(gè)油門踏板開度從零到百分之百的過程中，電機(jī)輸出轉(zhuǎn)矩百分比與油門踏板開度百分比之間都成線性比例關(guān)系，該方案相比與A方案而言，低速時(shí)更容易對行駛車速進(jìn)行控制，同時(shí)后段加速時(shí)也更加靈敏；對于方案C而言，該方案在油門踏板開度較低的時(shí)候，電機(jī)輸出扭矩百分比隨著油門踏板開度的增大而緩慢增加。當(dāng)油門踏板開度較高時(shí)，電機(jī)輸出扭矩百分比隨著油門踏板開度的增大而迅速增加。該方案在低速時(shí)抵抗外界干擾的能力較強(qiáng)，更利于低速行駛時(shí)對于行駛車速的控制，避免一些不必要的事故。另外也可以一定程度上避免駕駛員停車等待等工況下進(jìn)行將腳放在油門踏板上時(shí)產(chǎn)生誤操作。同時(shí)由于后段電機(jī)輸出轉(zhuǎn)矩百分比隨油門踏板開度的增加而迅速增大，有利于汽車后半段進(jìn)行加速，有利提高汽車加速超車能力。綜上所述，綜合對比三種方案各自的優(yōu)缺點(diǎn)，最終選定控制方案C作為此次研究的控制方案。最后利用Excel軟件對于方案C曲線進(jìn)行擬合，得到擬合方程式如下：T（%）=0.0001*x^3+0.0009*x^2+0.4023*x；綜合上述分析，利用Simulink仿真軟件建立電機(jī)模型如圖1.6所示：圖1.6Simulink電機(jī)模型1.3CarSim與Simulink聯(lián)合仿真模型為了順利完成后續(xù)CarSim與Simulink仿真軟件的聯(lián)合仿真，需要對CarSim車輛動力學(xué)模型的輸入和輸出接口進(jìn)行設(shè)置。從而實(shí)現(xiàn)讓CarSim車輛模型正確接受控制信息以及輸出外部Simulink電機(jī)模型所需的信息，由此可見接口的設(shè)置正確與否直接影響整個(gè)仿真結(jié)果的準(zhǔn)確性。通過分析建立CarSim車輛動力學(xué)模型與Simulink電機(jī)模型的仿真流程圖如圖1.7所示：圖1.7CarSim與Simulink聯(lián)合仿真示意圖其中，因?yàn)楸疚难芯繉ο鬄檩嗇炇诫姍C(jī)分布式驅(qū)動電動汽車，因此CarSim車輛動力學(xué)模型的輸入應(yīng)為四個(gè)車輪中輪轂電機(jī)的輸入轉(zhuǎn)矩，而輸出數(shù)據(jù)則應(yīng)是Simulink電機(jī)模型所需要的四個(gè)車輪的轉(zhuǎn)速和油門踏板開度，因此在CarSim軟件中設(shè)置的模型的輸入輸出接口如表1.8所示：表1.1CarSim/Simulink仿真輸入/輸出接口設(shè)置另外，為了利用CarSim車輛動力學(xué)模型仿真得到的數(shù)據(jù)作為后續(xù)車輛質(zhì)心