电动汽车直接转矩控制电子差速滑移率滑模控制论文

基于新能源电动汽车的电子差速控制系统探究发布时间：2022-02-25T09:47:01.952Z 来源：《中国科技信息》2021年11月中32期作者：李华[导读] 随着全球能源危机的加剧和环境问题的出现，世界越来越关注能源和环境问题。

电动汽车在能源和环境保护方面的独特优势和竞争力已经成为世界发展的优先产业之一。

电动汽车传动系结构简单，传动系效率高，重量轻，可针对每种车轮类型独立控制，有助于改善车辆的稳定性和动态驾驶性能。

因此，新能源汽车已经成为电动汽车的重要发展方向，具有广阔的发展前景。

科大国创新能科技有限公司李华摘要：随着全球能源危机的加剧和环境问题的出现，世界越来越关注能源和环境问题。

电动汽车在能源和环境保护方面的独特优势和竞争力已经成为世界发展的优先产业之一。

电动汽车传动系结构简单，传动系效率高，重量轻，可针对每种车轮类型独立控制，有助于改善车辆的稳定性和动态驾驶性能。

因此，新能源汽车已经成为电动汽车的重要发展方向，具有广阔的发展前景。

关键词：电动汽车；电子差速；控制技术随着人们对每天消耗的石化资源的认识不断提高，人们越来越注重寻找资源保护和绿色可持续发展的途径。

在汽车领域，新能源汽车的出现极大地促进了节能环保。

但是，为了改善电动汽车的行驶性能，必须加强对车辆电控系统的研究，以保证车辆转动期间的稳定性，保证车辆驾驶的安全性。

一、新能源电动汽车电子差速控制方法1.控制车辆驱动轮的转速。

这种控制方法的目的是根据车辆转向模型的计算来跟踪目标转速，并控制车辆的转速。

在四轮低速独立驱动电动车中，Ackermann&jeantand转向模型用于实现四轮转向速度限制，PID控制被采用来成功地控制车内外轮在不同速度和转向角度的目标转速，以保证车辆转向的稳定性和安全性。

2.检查车辆驱动轮的扭矩。

由于不同内外轮毂半径，因此在转向时刻车轮的内扭矩和外扭矩存在差异。

如果车轮内部扭矩过大，将会发生打滑现象，如果外部车轮扭矩过小，则会造成打滑问题。

电动汽车电子转弯差速的解决方案综述作者：华南理工大学袁仪陈世元摘要：首先对汽车的转弯时差速问题进行了解释和分析，同时介绍了传统汽车解决差速问题的方法。

接着分析了电动汽车差速问题，并从转速和转矩两个方面对电子差速的方案进行了讨论。

并对两方案为基础的其他智能控制方案进行了分析。

最后给出了除了转矩转速方案外的另外一些思路。

主题词：电动汽车差速智能控制引言目前，世界上很多国家都投入巨资对电动汽车进行研究，并且已经开发和制造出一些实用车型。

但是这些汽车单纯将单电机取代内燃机，其底盘以及机械传动部分基本延用原来内燃机汽车的结构。

这样做并不能将电动汽车中电气部件时间常数短的优势发挥出来。

用双轮毂电动机为构架的电动汽车，其使用电气传动器件代替机械传动部件，相对于传统汽车，这种汽车在结构上具有很大的不同点。

由于直接将电机安装在轮毂上，汽车行驶中的差速问题不能用传统的机械差速器完成，所以研发电子差速器成为研究的重点。

电子差速器动态反应快，除了完成差速功能外，还能提升汽车稳定性。

本文根据目前最新的研究成果，对各种电动汽车差速方案进行介绍。

1 汽车的转向差速问题在车速极低，且不考虑汽车质心侧偏、横摆角，以及路面情况变化和侧风等情况下，可以参考阿克曼(Ackerman)转向几何学原理，如图1所示。

图1 阿克曼圆周运动图中内外前轮的垂线与后轮的垂线交在图左侧同一点O，车辆绕此点作圆弧运动，保证O 为转动中心，O点到后轴中点的距离R是车辆的转向半径。

假设内外前轮的平均转向角度为θ，前后轴间距为L，两轮之问的距离为B。

可以看到汽车在转弯时，内、外侧后轮行驶距离不同，而两者行驶时间却相同，因此两者时间存在差速问题。

传统汽车使用机械差速器来完成差速，机械差速器的基本运动规律是：无论转弯或直行，两侧驱动车轮的转速之和始终等于差速器壳转速的2倍。

常用的对称式锥齿轮差速器，其内摩擦力矩很小，实际上可以认为无论左右驱动轮转速是否相等，两边扭矩总是平均分配，这样的分配比例对于车辆在良好路面上直行或转弯时，其运行状态都是满意的。

电动汽车用IPMSM直接转矩控制系统效率优化邱鑫;黄文新;卜飞飞;杨建飞【摘要】为提升电动汽车续航里程,提出一种车用内置式永磁同步电动机(IPMSM)直接转矩控制系统的在线效率优化方法.首先分析IPMSM的铜损和铁损,并将控制器损耗归入铜损,以全面考虑IPMSM驱动系统的电磁损耗.同时推导了铜损和总电磁损耗随定子磁链变化规律,并在此基础上,得到一种适用于电动汽车频繁变速运行的分区式效率优化方法.该方法利用离散化思想,根据转速和转矩将电动机运行范围分为不同区间,并在各自区间内单独作寻优搜索.所述方法对寻优算法依赖性小,实验结果验证了该在线效率优化方法的有效性和可行性.【期刊名称】《电工技术学报》【年(卷),期】2015(030)022【总页数】7页(P42-48)【关键词】内置式永磁同步电动机;直接转矩控制;效率优化;电动汽车【作者】邱鑫;黄文新;卜飞飞;杨建飞【作者单位】南京航空航天大学江苏省新能源发电与电能变换重点实验室南京210016;南京师范大学江苏省三维打印装备与制造重点实验室南京 210042;南京航空航天大学江苏省新能源发电与电能变换重点实验室南京 210016;南京航空航天大学江苏省新能源发电与电能变换重点实验室南京 210016;南京师范大学江苏省三维打印装备与制造重点实验室南京 210042【正文语种】中文【中图分类】TM301.2近年来，虽然电动汽车相关技术得以迅速发展，但是其中电池的容量和体积重量等因素仍是阻碍电动汽车进一步推广的关键瓶颈。

因此，在电池容量有限的条件下，提升电动汽车驱动系统整体效率对于提高续航和节约能源均有重要意义［1-3］。

现有中小型电动汽车多采用内置式永磁同步电动机（Interior Permanent Magnet Synchronous Motor， IPMSM）［4-6］，虽然IPMSM自身具有高效率、高功率密度等优点，但在电动汽车应用场合，还需结合控制算法保证IPMSM 在复杂运行工况下高效率运行。

电动汽车差速系统研究探讨主要针对电动车传动系统的主体结构以及汽车差速系统进行了分析，并针对当前电子差速系统来进行电梯转速选择的弊端进行了探讨。

标签：电子差速;电子汽车;动力学0 引言目前对于电动汽车来说主要有集中式和分布式等两种动力传动系统结构方式。

集中驱动方式主要指的是利用电动机来取代传统的内燃机，与此同时其他传动系统结构不会发生改变;分布驱动方式主要指的是利用车轮独立驱动的一种电动汽车驱动形式。

与集中式驱动电动车以及传统内燃机汽车相比较，分布式驱动电动车自身的机动性、内部空间利用率、可控性等方面都更具优势[1]。

1 自适应差速1.1电机结构自适应差速的电机结构可以看成是一个永磁同步电机与三项异步电动机共同组成的电机结构[2]。

双转子电机控制器通过导线和节流滑环机构共同组成了一个闭合回路。

根據永磁电流电机的基本原理可以知道，外转子绕组在切割磁场的过程中会产生感应电动势，与此同时，电枢绕组内部由于本身就有电流，因此，就会产生一个电磁转距，传统电机由于定子实际受到的电磁作用力以及机架外壳产生的反作用力相互抵消，因此不会做功。

而对于双转子电机来说由于气隙磁场能够对外转子产生电磁作用力，同时内转子也会承受相应的反力，因此，可以充分利用这两个作用力做功来驱动车轮运转。

1.2差速原理传统直流电机实际所产生的磁场并不会旋转，而以大地为参照系的双转子电机磁极在内转子转动的同时也会出现转动。

充分结合运动相对性可以知道，对于双转子电机来说内外转子分别具有相应的转速，而其转子的转速则是电机磁极固定状态下的机械转速。

也就是说双转组电机实际上的转速是以外转子为参照内转子所产生的机械转速。

而电极内外转子转速在实际运动过程中，如果电机机械转速实际产生了微小变化，都会对内外转子转速产生一定的影响。

由此可见，对于双转子电机来说，针对相对转速进行控制是实现双转子电机控制的本质所在，而内外转子转速之和或者是转速之差所共同形成的代数形式就是双转子电机的实际转速变化关系。

收稿日期：2015-05-06修回日期：2015-06-09基金项目：军队科技创新工程基金资助项目（12050005）作者简介：魏曙光（1975-），男，内蒙古乌盟人，博士，副教授。

研究方向：车辆电源技术。

*摘要：针对驱动和制动工况下电驱动汽车的滑移率控制这一强非线性和不确定性控制问题，提出了一种基于反馈线性化的自适应滑模控制（ASMC ）方法。

针对车辆驱动、制动工况下的车轮滑移率进行了动力学分析，建立了统一的状态方程。

充分利用系统已知模型和参数，采用线性化反馈消除非线性变化的控制量增益系数的影响，通过对反馈项增益参数的自适应调整，适应附着路面不确定参数变化的控制要求，克服系统控制中存在的主要非线性和不确定性部分，对于系统难以建模描述部分，视为扰动，利用滑模控制抑制系统该部分的不确定性因素，同时保证系统响应的快速性，并对算法进行了Lyapunov 稳定性分析。

最后，以某型电动汽车为对象进行了仿真分析，结果表明采用ASMC 控制系统动态响应快、精度高、抗扰能力强，对路面参数变化具有较强的鲁棒性，同时输出控制量抖振小。

关键词：电动汽车，反馈线性化，自适应滑模控制，滑移率中图分类号：TP273+.2文献标识码：A电驱动车辆反馈线性化自适应滑模滑移率控制*魏曙光1，2，马晓军1，2，曾庆含1，2，刘春光1，2（1.装甲兵工程学院全电化技术实验室，北京100072；2.装甲兵工程学院，北京100072）Adaptive Sliding Mode Wheel Slip Control of Electric Vehicles Based on Feedback LinearizationWEI Shu-guang 1，2，MA Xiao-jun 1，2，ZENG Qing-han 1，2，LIU Chun-guang 1，2（boratory of All-electrization Technology ，Academy of Armored Force Engineering ，Beijing 100072，China ；2.Academy of Armored Force Engineering ，Beijing 100072，China ）Abstract ：This paper presents an adaptive sliding mode control method based on feedbacklinearization ，targeting at the nonlinear wheel slip control system with strong uncertain both on EV acceleration and barking.After dynamic analysis of wheel slip when driving/barking an unite state equation is built.Taking full advantage of the known model and parameters ，the nonlinear of control gain is eliminated through feedback linearization and self-adaptive law of feedback gain is adopted to accommodate with the variable friction in tire-road interface ，which can overcome the main nonlinear factors and uncertains.Together ，the unknown model and parameters is regarded as dieturbance isrestrained by slid mode term which can also improve the response speed.Then the control algorithm stability is proved by Lyapunov law.At last ，simulation results of EV model demonstrated ASMC has rapid and precision response ，little chattering and robustness to disturbance.Key words ：electrical vehicle ，feedback linearization ，adaptive sliding mode control （ASMC ），silp ratio0引言一般来说车辆滑移率控制主要包括两种：驱动时的牵引力控制（TC ）和制动时的防抱死控制（ABS ），其主要作用是在冰、雪等低附着路面条件下，通过控制自动调节车轮力矩，确保车轮滑移率在安全范围内，避免车轮过度滑移或滑转引起车轮有效纵向驱/制动力降低，甚至危害横向行驶稳定文章编号：1002-0640（2016）06-0023-05Vol.41，No.6Jun ，2016火力与指挥控制Fire Control &Command Control 第41卷第6期2016年6月23··（总第41-）火力与指挥控制2016年第6期性。

电动汽车电子差速控制策略研究作者：陈阁李翔翼赵地来源：《时代汽车》2022年第06期摘要：轮毂电机相较于传统电机，具有响应速度快、能量转化率高等优点。

为了保证电动汽车的安全性，使用轮毂电机驱动的汽车去掉了变速器等机械结构。

本文使用仿真MATLAB软件建立动力学模型来进行汽车的差速研究。

并且使用CARSIM软件进行汽车参数的建模，使得到的实验结果尽可能准确。

然后使用PID调节器控制电流，其中采用电磁力矩方程和电压方程。

车辆动力学模型分两步建立，电动车相关参数输入软件进行建模。

采用电子差速控制和直接橫摆控制两种控制方式。

仿真和试验结果表明，这两种控制方式在低速下具有较好的控制效果。

关键词：轮毂电机 MATLAB 建模1 引言随着汽车工业的发展，燃油汽车不仅给人们带来了舒适的体验，但同时也带来了许多环境问题，在这个大背景下，电动汽车被研究出来。

在机械结构变化的基础上，必须保证电子差速器系统的安全性和可靠性，这是电动汽车安全的前提。

考虑到车辆扭矩中心偏差对车轮载荷垂直传递的影响，分析了牵引质量驱动力和车身偏差对车轮载荷垂直传递的影响。

利用CARSIM软件建立动态模型，利用SIMULINK软件确定控制策略，最后对系统进行总体仿真。

传统的阿克曼建模仿真有很多学者进行相关的探索。

但是这个模型局限性很大，它只能在线性时不变的系统模型中应用。

如果要探究速度快的车辆模型，就需要再针对其他干扰因素作出更深一步的研究。

2 电动汽车电子差速控制策略研究2.1 电动汽车转向动力学模型2.1.1 多自由度汽车动力学模型车辆的动态转向性能是指车辆在驾驶员对方向盘进行输入的情况下的响应，评价标准是车辆是否能够根据驾驶员的意图，在方向盘角度输入下，通过一系列转向机构改变方向盘角度，本文研究的电动问题与车辆的行驶稳定性有关，下面就可以对汽车的七自由度模型进行建立。

如图1所示。

在建模时，本文采用了MATLAB中的simulink和CARSIM这两个建模仿真软件。

新能源汽车的矢量控制技术与滑模控制技术下载提示：该文档是本店铺精心编制而成的，希望大家下载后，能够帮助大家解决实际问题。

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电动汽车再生制动的滑移率控制电动汽车的再生制动是通过电动机的反向工作将运动能转化为电能，再存储到电池中，以提高能源利用率。

然而，如果制动过程中滑移率控制不当，即制动力与车轮滑动不匹配，将会对制动效果和安全性产生很大的影响。

因此，电动汽车在再生制动中需要合理地控制滑移率。

滑移率是指车轮转动速度与车身移动速度之比，可以通过传感器实时检测得到。

通常情况下，电动汽车再生制动的滑移率控制需在0~20%之间，而不是完全锁死车轮L，因为锁死车轮会导致轮胎热变形，制动效果不佳，并且会出现侧滑等失控情况。

为了保证再生制动时的滑移率，电动汽车需要配备专业制动系统。

一般来说，电动汽车再生制动的滑移率控制是通过电控刹车器实现的。

电控刹车器即刹车时点击踏板，汽车内部的控制单元将根据车轮的转速、车速等信息计算合理的电机反向工作强度，将这部分制动力由机械方式转化为电能供电池储存，同时根据设定的滑移率，将剩余的制动力通过刹车片施加到车轮上。

此外，电动汽车的再生制动还可以使用制动辅助系统进行控制。

这种制动辅助系统可以通过调整刹车难度和制动压力，帮助电动汽车实现更精准的再生制动滑移率控制。

同时，制动辅助系统还可以计算车辆本身的重心、负荷分布等因素，帮助电动汽车更好地进行制动以及转向控制。

需要注意的是，电动汽车在雨天或刹车片磨损严重时，制动效果会受到影响，此时对滑移率的控制也需要更加精细。

对于这种情况，电动汽车可通过开启防抱死系统（ABS）实现制动防抱死的同时，进行更加细致的滑移率控制。

总之，电动汽车再生制动是一个非常重要的环节，需要合理地控制滑移率，以确保安全性和能源利用率。

因此，电动汽车制动系统的设计必须优秀，滑移率控制的精准度也必须得到保证。

除了电动汽车再生制动对滑移率的控制外，还有一些其他因素也能影响制动效果和安全性。

其中，路面状况是影响制动效果的一个重要因素。

道路湿滑、结冰等情况下，制动时轮胎和路面之间的摩擦力会下降，导致制动距离变长，制动效果变差。

前言提到电子差速器，首先要说到电动汽车，随着汽车工业的高速发展．能源危机与环境污染等问题日趋显露，电动汽车和混合动力汽车的研发得到了广泛的重视。

而电子差速作为电动汽车上应用的一项新技术，也得到了越来越多的关注和研究。

差速器对于汽车的平稳行驶和转向都起着重要的作用，当车辆行驶在转弯路面或弯道时，为了达到转向的目的．车辆转向时内外轮应当具有一定的速度差，即差速，其目的是为了在车辆转向时使车轮线速度能与该车的轮心速度相协调，以避免因车轮拖滑或滑转而导致的功率循环不平衡或者汽车不能正常行驶的问题。

当汽车转弯时，例如左转弯，圆心在左侧，在相同的时间内右侧车轮要比左侧车轮走过的轨迹要长，所以右侧车轮转的要更快一些。

要达到这个效果，就得通过差速器来调节。

传统的机械差速器由行星齿轮、行星轮架（差速器壳）、半轴齿轮等零件组成。

发动机的动力经传动轴进入差速器，直接驱动行星轮架，再由行星轮带动左、右两条半轴，分别驱动左、右车轮。

差速器的设计要求满足：（左半轴转速）+（右半轴转速）=2×（行星轮架转速）。

当汽车直行时，左、右车轮与行星轮架三者的转速相等处于平衡状态，而在汽车转弯时三者平衡状态被破坏，并通过半轴反映到半轴齿轮上，迫使行星齿轮产生自转，使外侧半轴转速加快，内侧半轴转速减慢，从而实现两边车轮转速的差异。

电子差速器则不再需要机械差速齿轮，其差速功能主要由软件来完成。

它是在建立模型分析的基础上，得出各驱动轮满足的速度关系，进而通过控制器，实施电子控制。

电子差速器通过控制驱动电机的转速来实现对驱动轮转速的控制，使控制精确灵活的同时降低了机械传动损耗，因此在电动汽车上有广阔的应用前景。

目前国内的电子差速器的产品还比较少，主要是理论研究，重点在于控制算法即电子差速控制策略的研究。

目前的研究均建立在ACKERMANN —JEANTAND 模型的基础上，采取的控制方法有模糊控制，神经网络控制，和自适应控制等，在建模和仿真实验中均达到了比较理想的效果。

2009届机械电子工程专业毕业设计汽车电子差速器及其方法设计控制毕业论文目录摘要 ............................................... 错误!未定义书签。

Abstract ........................................... 错误!未定义书签。

第1章绪论 .. (3)1.1为什么要发展电动汽车 (3)1.2电动汽车的发展简史 (4)1.3电子差速器在电动汽车上的应用 (5)第2章电子差速器整体结构论述 (7)2.1机械差速系统结构原理 (7)2.2电子差速器的设计原理 (8)第3章驱动电机的选择 (10)3.1电动汽车用电动机性能要求 (10)3.2 电动汽车驱动电机参数的选择 (10)3.3电动汽车驱动电机性能比较 (12)3.4蓄电池的选择 (13)第4章减速机构设计 (15)4.1传动比的计算 (15)4.2齿轮的设计 (16)4.2.1齿轮参数选择与设计 (16)4.2.2齿轮强度校核 (18)4.2.3校核齿根弯曲强度 (19)4.3轴的设计 (20)4.3.1选择轴的材料和热处理方式 (20)4.3.2最小轴径估算 (21)4.3.3轴结构设计 (21)4.3.4轴的强度校核 (23)4.4联轴器的选择 (26)4.5齿轮的润滑 (26)4.6轴承键的选择 (26)第5章硬件电路设计 (27)5.1控制器芯片介绍 (28)5.1.1 89C51单片机芯片内部逻辑结构介绍 (28)5.1.2 89C51单片机引脚排列及功能 (30)5.1.3时钟电路的设计 (31)5.1.4复位电路的设计 (32)5.2 驱动电路的设计 (33)5.2.1驱动控制原理图 (33)5.3传感器的选择和测速原理 (35)5.3.1霍尔传感器的工作原理 (35)5.3.2霍尔传感器的测速原理 (36)5.3.3编码器的工作原理 (36)5.3.4编码器的测速原理 (37)5.3.5程序设计 (38)第6章电子差速控制方法研究 (39)6.1电子差速模型分析 (39)6.2 电子差速实现方式 (41)6.2.1四轮转速协调控制 (41)6.2.2 加减速运行 (42)6.2.3 总体转向控制 (42)结束语 ............................................. 错误!未定义书签。