电动汽车四轮独立驱动技术
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图3 四轮独立电机驱动线控电动汽车的实物图
4 结束语
当然,四轮独立电机驱动技术也有其不足之处。
第一,如果驱动电机采用轮毂电机,增大了非簧载质量,这会对整车的操控产生一定的不利影响;第二,虽然电子制动可以实现能量回收,但是其制动能力有限,所以仍需要有液压制动系统,因为没有了内燃机,需要附加电动真空泵,这也增加了电量的消耗。
但是,四轮独立电机驱动的优势还是比较明显的,也被认为是电动汽车的最终驱动形式。
因此,高质量的四轮独立电机驱动产品及其控制系统,已经是国际电气和汽车工程界研究的重要方向。
基金项目:2018年广东大学生科技创新培育专项资金(攀登计划专项资金pd jha0852):线控电动汽车的驱动转向电机一体化控制器研究。
深圳市知识创新计划基础研究项目(JCYJ20170818114754288):基于模糊控制的轮毂电机驱动电动汽车线控电液复合制动控制策略研究。
【参考文献】
[1]郭春林,甄子健,武力,等.电动汽车发展前景与关键因素分析[J].汽车工
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[2]Matsugaura S,Kawakami K,Shimizu H.Evaluation of Performances for the
In-Wheel Drive System for the New Concept Electric Vehicle “KAZ”[C].。
四轮独立驱动电动汽车工作原理嗨,朋友!今天咱们来唠唠四轮独立驱动电动汽车这个超酷的家伙的工作原理吧。
咱先来说说啥是四轮独立驱动。
简单来讲呢,就是汽车的四个轮子,每个轮子都有自己独立的动力来源,就像四个小伙伴各自带着小马达一样。
这种设计和传统汽车那种靠一个发动机然后通过复杂的传动系统来带动四个轮子的方式可不一样哦。
那这四个独立的动力是怎么来的呢?这就涉及到电机啦。
每个轮子旁边都装着一个电机,这个电机就像是轮子的专属小助手。
当你踩下加速踏板的时候,电信号就会告诉这些电机开始工作。
比如说,你想让车缓缓起步,电信号就会温柔地对电机说:“小电机,咱慢慢转起来吧。
”然后电机就开始慢悠悠地转动起来,带动着轮子开始滚动。
这些电机可聪明着呢。
它们能根据不同的路况和驾驶需求来调整自己的工作状态。
要是车在平坦的马路上直线行驶,四个电机就会协调一致,就像四个小伙伴手拉手一起向前走一样。
它们的转速基本保持相同,这样车就能稳稳地向前开啦。
但是,如果遇到了特殊情况,那可就显示出四轮独立驱动的厉害之处喽。
比如说,车要转弯的时候。
在传统汽车里,转弯的时候外侧轮子和内侧轮子走过的路程不一样,就需要差速器来帮忙调节。
可是在四轮独立驱动电动汽车里,外侧轮子的电机就会自动加快转速,内侧轮子的电机呢就会适当减慢转速。
就好像外侧的小伙伴说:“我得走快点,这样才能顺利转弯。
”内侧的小伙伴说:“那我就慢一点,配合你。
”这样车就能很顺畅地转弯啦,而且还比传统汽车转弯更精准呢。
再说说在不好的路况下吧。
如果车行驶在泥泞的路上,有一个轮子陷进去了。
在传统汽车里,可能就会有点麻烦,因为动力是通过传动系统分配的,陷进去的轮子可能会空转,白白消耗动力。
但是四轮独立驱动电动汽车就不一样啦。
其他三个轮子的电机可以正常工作,加大动力,把车从泥泞里拉出来。
就像三个小伙伴齐心协力,对陷进去的小伙伴说:“别怕,我们拉你出来。
”还有哦,在爬坡的时候。
四个电机可以一起发力,根据坡度的大小调整各自的动力输出。
四轮驱动微型电动车整车控制四轮驱动微型电动车是一种具有潜力的新型电动汽车。
随着环保意识的增强以及新能源汽车技术的不断发展,四轮驱动微型电动车在市场上的需求逐渐增大。
本文将介绍四轮驱动微型电动车的整车控制方式。
对于四轮驱动微型电动车来说,整车控制是至关重要的。
车辆的稳定性、操控性和安全性都与整车控制密切相关。
四轮驱动微型电动车的整车控制主要通过电机控制系统来实现。
电机控制系统可以通过调节电机的转速和转矩来实现对车辆行驶状态的控制。
四轮驱动微型电动车还需要传感器应用来实现智能化控制。
传感器可以帮助车辆检测周围环境以及自身的状态,从而做出相应的调整。
例如,利用轮速传感器可以检测车轮的转速,帮助控制系统更好地调整电机输出;利用加速度传感器可以检测车辆的姿态和加速度,从而实现车辆稳定性和操控性的控制。
在安全性设计方面,四轮驱动微型电动车需要具备高效的制动系统和安全设备。
制动系统是保证车辆安全的重要部件,包括盘式制动器和鼓式制动器等。
这些制动器可以通过摩擦力来降低车速,从而缩短制动距离。
同时,四轮驱动微型电动车还需要配备安全设备,如安全带、安全气囊、防抱死制动系统(ABS)等,以进一步提高车辆的安全性能。
探讨四轮驱动微型电动车的未来发展趋势,展望其应用前景。
随着技术的不断发展,四轮驱动微型电动车的性能和稳定性将得到进一步提升。
未来,四轮驱动微型电动车可能会更多地应用在城市出行和短途物流等领域。
随着共享经济的普及,四轮驱动微型电动车也可能会成为共享出行的新型解决方案。
由于其具有体积小、重量轻、易操作等优点,四轮驱动微型电动车在某些特殊领域(如农业、林业等)也有着广阔的应用前景。
四轮驱动微型电动车具有很大的市场前景和发展潜力。
随着技术的进步和应用领域的拓展,其将会在未来的交通运输领域发挥越来越重要的作用。
随着环保意识的不断提高和新能源汽车技术的不断发展,纯电动车成为了现代交通领域的重要组成部分。
作为一种新型的汽车类型,纯电动车具有许多优点,如零排放、低能耗、高效率等。
四轮独立驱动电动汽车最小转弯能耗转矩优化控制研究与传统内燃机驱动的车辆相比,新能源和混合动力汽车以其低能耗和低污染,成为目前汽车领域的一个重要研究方向。
在新能源汽车的众多构型中,各个车轮分别由电机驱动的四轮独立驱动电动汽车,由于其空间布置灵活,转矩解耦,以及驱动模式多样化而日益受到学者们的关注。
四轮独立驱动电动汽车的一个关键控制技术,就是各个车轮的转矩优化控制,而目前大多数的研究都停留在利用转矩差所产生的直接横摆力矩来提高车辆的侧向稳定性,从而提高车辆的操纵稳定性。
本文主要着眼于转矩优化控制对车辆弯道工况的能耗影响,旨在利用转矩定向分配控制策略实现车辆弯道工况的最小转弯能耗的需求,有效的提高整车经济性。
本文首先利用MATLAB/Simulink仿真软件,搭建了四轮独立驱动电动汽车车辆动力学模型、轮毂电机模型和驾驶员模型等,并利用现有商用软件CarSim对模型的准确度进行了验证,为后文的理论分析及仿真试验提供了可靠的仿真平台。
为了从原理上说明车辆转弯的受力机理,本文利用三自由度车辆动力学模型进行了建立了车辆的运动微分方程,基于转弯降速现象,说明了转弯阻力的产生机理和影响因素,同时提出了通过转矩定向分配控制技术来抑制转弯阻力的控制方法。
本文通过仿真分析,验证了转弯阻力的存在以及其对车辆动力性和能耗的影响。
通过研究发现车速和前轮转角是对转弯阻力影响最大的两个因素。
通过仿真验证,可以清楚的说明采用转矩定向分配控制技术,主动的调节车辆内外侧车轮的驱动转矩,在不改变车辆的行驶状态的同时,可以有效的降低车辆的转弯阻力,从而降低车辆驱动的需求功率,实现节能控制。
本文还对比了车辆不同驱动模式下的能耗情况,明确了车辆转弯工况下的前轮模式受到的转弯阻力小。
本文还通过仿真验证,证明了转矩定向分配控制技术可以改变车辆的转弯特性,有效的改善车辆的转向不足特性,提高车辆的转弯机动性。
为了确定弯道工况以经济性为目标的转矩轴间分配系数k,前轴内外侧车轮转矩分配系数k_f和后轴内外侧车轮转矩分配系数k_r,本文采用遗传粒子群混合优化算法,综合考虑弯道工况经济性和稳定性的影响,构建了最小转弯能耗的转矩优化控制策略,对转矩分配系数进行离线优化,制定出了基于车辆动力学模型的最小转弯能耗转矩分配系数表,同时本文确定出了不同弯道工况的转矩优化控制的最佳节能贡献度。
电动汽车四轮独立驱动技术电动汽车四轮独立驱动技术第一章:绪论1.1 引言内燃机汽车自20世纪初出现至今,在其自身随人类科技的进步经历了巨大的变的过程中也给人类生活和生产带来了巨大方便,为人类社会的进步做出了巨大的贡献,但其消耗日益紧缺的石油并产生大量污染物也使人类赖以生存的环境恶化。
因此近年来由于环境恶化及能源紧张等问题,迫切需要开发低能耗,无污染的汽车。
因此,电动汽车成为21世纪汽车技术研究的热点。
混合动力汽车与纯电动汽车是电动汽车研究的两个分支。
经过近些年的发展,电动汽车技术日趋成熟,部分产品已进入商业化应用如Toyota Prius。
目前,电动汽车传动系统多数在传统内燃机汽车的传动系基础上进行一些改变,进而将电动机及电池等部件加入总布置中。
这种布置难以充分发挥电动汽车的优势。
为使电动汽车对传统内燃机汽车形成更大的竞争优势,设计出适合电动汽车的底盘系统势在必行。
而四轮独立驱动技术则可使电动汽车底盘实现电子化,主动化,大大提高电动汽车的性能。
使电动汽车与传统汽车相比具有更强的竞争力。
1.2 四轮独立驱动技术的特点电动汽车四轮独立驱动系统是利用四个独立控制的电动机分别驱动汽车的四个车轮,车轮之间没有机械传动环节。
其电动机与车轮之间可以是轴式联接也可以将电动机嵌入车轮成为轮式电机,车轮一般带有轮边减速器。
这种驱动系统与传统汽车驱动系统相比有以下特点:(一)传动系统得到减化,整车质量大大减轻。
由电动机直接驱动车轮甚至两者集成为一体。
这样省掉了离合器、变速器及传动轴等传动环节,传动效率得到提高,也更便于实现机电一体化。
传动系质量在汽车整车质量中占有很大比重,机械传动系的消失,使汽车很好的实现了轻量化目标。
另外,由于动力传动的中间环节减少,传动系的振动及噪声得到改善。
甚至在采用纯电力驱动时,可实现无声行驶。
这是美国海军的"RST-V"侦察车及其新一代军用"悍马"汽车采用四轮独立驱动技术的重要原因。
四轮独立驱动转向电动车传动及制动系统设计本科生毕业论文一、内容简述本文旨在设计一款四轮独立驱动转向电动车的传动及制动系统。
研究内容包括电动车的设计背景与意义,对于四轮独立驱动转向电动车的工作原理与现状的深入分析,以及针对其传动系统和制动系统的具体设计。
研究目的在于提高电动车的性能、安全性和稳定性,以适应现代城市环境和用户需求。
首先本文将概述电动车传动系统的设计思路与方案,这包括电机的选择及其布局设计,传动系统的结构设计,以及传动效率的优化等。
通过选择合适的电机类型和布局方式,以实现四轮独立驱动转向的功能,提高车辆的灵活性和稳定性。
同时对传动系统进行优化设计,以提高传动效率,确保车辆的动力性能和经济性能。
其次本文将详细介绍电动车制动系统的设计,制动系统是保证车辆安全的关键部分。
本文将分析制动系统的设计要求,包括制动性能、制动稳定性、制动安全性等方面。
将探讨不同类型的制动系统(如液压制动、再生制动等)在四轮独立驱动转向电动车中的应用,并进行对比分析,以确定最佳的制动系统设计方案。
本文将探讨该设计的优化策略和未来发展方向,将分析现有设计方案的优缺点,并提出改进意见。
同时结合当前技术的发展趋势和市场需求,对四轮独立驱动转向电动车的传动及制动系统的未来发展方向进行展望。
这将有助于推动电动车技术的发展,提高电动车的性能和安全性,为未来的智能交通和绿色出行做出贡献。
1. 研究背景和意义随着科技的不断进步和环保理念的深入人心,电动车作为一种绿色、高效的交通工具在全球范围内得到了广泛的关注和应用。
四轮独立驱动转向电动车作为电动车的一种新型发展形式,其灵活性和适应性使其在多种复杂环境和特殊应用场景中具有显著优势。
特别是在自动驾驶技术日益成熟的背景下,四轮独立驱动转向技术成为了研究的热点。
它不仅在军事领域有重要作用,在民用领域如自动驾驶汽车、智能物流、应急救援等领域也具有广阔的应用前景。
因此对于四轮独立驱动转向电动车传动及制动系统的研究显得尤为重要。
电动汽车四轮独立驱动技术
一、引言
内燃机汽车自20世纪初出现至今,在其自身随人类科技的进步经历了巨大的变的过程中也给人类生活和生产带来了巨大方便,为人类社会的进步做出了巨大的贡献,但其消耗日益紧缺的石油并产生大量污染物也使人类赖以生存的环境恶化。
因此近年来由于环境恶化及能源紧张等问题,迫切需要开发低能耗,无污染的汽车。
因此,电动汽车成为21世纪汽车技术研究的热点。
混合动力汽车与纯电动汽车是电动汽车研究的两个分支。
经过近些年的发展,电动汽车技术日趋成熟,部分产品已进入商业化应用如ToyotaPrius。
目前,电动汽车传动系统多数在传统内燃机汽车的传动系基础上进行一些改变,进而将电动机及电池等部件加入总布置中。
这种布置难以充分发挥电动汽车的优势。
为使电动汽车对传统内燃机汽车形成更大的竞争优势,设计出适合电动汽车的底盘系统势在必行。
而四轮独立驱动技术则可使电动汽车底盘实现电子化,主动化,大大提高电动汽车的性能。
使电动汽车与传统汽车相比具有更强的竞争力。
二、四轮独立驱动技术的特点
电动汽车四轮独立驱动系统是利用四个独立控制的电动机分别驱动汽车的四个车轮,车轮之间没有机械传动环节。
其电动机与车轮之间可以是轴式联接也可以将电动机嵌入车轮成为轮式电机,车轮一般带有轮边减速器。
这种驱动系统与传统汽车驱动系统相比有以下特点:
1.传动系统得到减化,整车质量大大减轻。
由电动机直接驱动车轮甚至两者集成为一体。
这样省掉了离合器、变速器及传动轴等传动环节,传动效率得到提高,也更便于实现机电一体化。
传动系质量在汽车整车质量中占有很大比重,机械传动系的消失,使汽车很好的实现了轻量化目标。
另外,由于动力传动的中间环节减少,传动系的振动及噪声得到改善。
甚至在采用纯电力驱动时,可实现无声行驶。
这是美国海军的"RST-V"侦察车及其新一代军用"悍马"汽车采用四轮独立驱动技术的重要原因。
2.与传统汽车相比,四轮独立驱动系统可通过电动机来完成驱动力的控制而不需要其他附件,容易实现性能更好的、成本更低的牵引力控制系统(TCS)、防抱死制动系统(ABS)及动力学控制系统(VDC)。
传统汽车的TCS与ABS系统均须对发动机与制动系进行联合控制才能达到较好性能,由于机械系统的响应较慢,且受制动器,液压管路及电磁阀的延迟等因素影响,传统内燃机汽车的ABS系统与TCS系统的实际时间延迟达50~100ms。
限制了TCS系统与ABS系统的性能提高,而且增加能耗。
与内燃机相比,无论在加速还是减速,电动机转矩响应都非常快且容易获得其准确值,这对TCS、ABS、VDC系统来说是非常重要的。
因此电动机作为ABS、TCS及VDC 系统的执行器是非常理想的。
3.对各车轮采用制动能量回收系统,则可大大提高汽车能量利用效率,且与采用单电动机驱动的电动汽车相比,其能量回收效率也获得显著增加。
这对提高电动汽车续驶里程是很重要的。
4.实现汽车底盘系统的电子化、主动化。
现代汽车驱动系统布置分为前驱动、后驱动或全驱动。
这两种驱动型式各有优缺点,而且对汽车行驶工况的适应性也不同。
如前驱动轿车在高
速转向时稳定性好,但在加速时或爬坡时,动力性受载荷转移的影响较大,而后驱动在这方面的性能优于前驱动车,而全轮驱动车的成本较高。
汽车采用四轮独立驱动技术后,汽车采用前驱动、后驱动或全轮驱动可根据汽车行驶工况由控制器进行实时控制与转换。
且各车轮的驱动力可根据汽车行驶状态进行实时控制,真正实现汽车的"电子主动底盘"。
三、四轮独立驱动系统的控制
(一)电动机选择与控制策略
从目前电动车行业内普遍使用情况看,主要有两种电机:高效稀土永磁有刷电机与高效稀土永磁无刷电机。
有刷电机,采用机械换向,对控制系统的技术要求较低,相对成本低于无刷电机,有刷电机的起动力矩略大于无刷电机。
弱点是:寿命短、噪声大、效率低。
它长期使用碳刷磨损严重,较易损坏。
同时磨损产生了大量的碳粉尘,这些粉尘落下齿轮油中,使齿轮油加速干涸,电机噪声进一步增大。
有刷电机使用到一年左右就需要更换内碳刷,你会发现充电一次行驶的里程不及新车买来时的三分之二,而且爬坡时动力不足,还会烧坏控制器。
这是因为电机更换碳刷后,换向器也被磨出了一条凹槽,使碳刷接触面积减少,接触不良的碳刷通电后会产生火花并加快氧化换向器和铜片,导致上述不良现象。
无刷电机,以电子换向取代机械换向,技术上要优于有刷电机。
由于无刷电机没有齿轮或减速装置,减少了电机磨损的不可靠性。
它的效率在一定电流范围内比有刷电机效率高。
无刷电机行驶起来几乎没有噪声,且寿命长达10年以上。
据于两者比较,无刷电机要优于有刷电机。
对电动机的控制可控制其转速和转矩。
工业应用中,电动机控制广泛应用的是转速控制,对四轮独立驱动系统来说,若控制电动机转速必然由于汽车行驶工况及道路工况的不定性而难以实现或造成轮胎磨损加剧。
因为虽然由整车运动学理论容易推导出汽车转弯时理想的差速模型,但汽车所行驶的道路不平或倾斜是无法预知的。
因此难以实现电动机随路面状况的准确的转速控制,所以对电动机进行转速控制是不可取的。
而控制电动机的转矩(电流控制),则可实现准确的整车运动学/动力学控制。
因为汽车运动学及动力学特性最终是由驱动力控制来实现的,只要准确控制各驱动电动机的转矩必能获得具有良好性能的电动汽车。
此时转速随动,所以汽车可适应路面情况变化。
因此对电动汽车来说,对电动机的控制须通过转矩控制来实现,通过转矩反馈构成闭环控制。
(二)驱动轮之间的差速技术
传统汽车的同一车桥的两车轮或不同车轴之间须加装差速器,否则在汽车行驶过程中会出现功率循环现象,造成功率损失。
其原因在于各车轮之间是机械联接造成运动自由度(车轮转速)不足,使各驱动车轮功率出现循环。
而对于四轮独立驱动电动车来说,由于对驱动电机进行转矩控制,驱动电机的转速为随动变量,因此驱动轮转速均可将随车辆行驶状态及路面状况而自动调节,也就是说各车轮转速都是独立的。
(三)整车牵引力控制策略
汽车牵引力控制就是通过检测驱动轮滑转率,据此调节驱动力从而将车轮滑转率控制在车轮具有最大驱动力的状态。
传统汽车通过检测车速、车轮转速来判定滑转率;通过控制发动机转矩及制动力或完成驱动力的调节。
对于四轮独立驱动系统来说,车轮的动力学状态完全可由电动机控制,而电动机的转矩和转速很容易检测得到。
所以四轮独立驱动系统的滑转率检测及牵引力调节完全可以通过控制电动机-车轮这一子系统来完成。
(四)四轮独立驱动控制系统的控制策略
四轮独立驱动系统应保证汽车具有最佳动力性,稳定性及安全性。
在该控制系统中,四个驱动电机接受来自转矩分配器的转矩电流信号给定,并实时返回电机转速/转矩信号到滑转率判定模块,依此判定车轮是否打滑,该模块产生滑转率信号给整车控制器,整车控制器同时也接受驾驶员的控制指令(车速给定,制动给定及转向信号)及整车运动学参数反馈。
根据这些参数,整车控制器依一定控制逻辑,产生最佳驱动力分配值。
这个值由转矩分配器转化为转矩电流信号给驱动电机,由驱动电机输出驱动转矩,驱动汽车行驶。
整车运动学参数反馈及驾驶员指令由整车运动状态控制器接受。
整车运动状态控制器依汽车运动状态最佳(如动力性,稳定性及安全性)为准则产生整车驱动力值及各驱动轮驱动力分配比(实现横摆控制)。
这个信号传给驱动/制动控制器,它同时接受滑转率信号,由此产生避免车轮打滑的最佳驱动力分配信号。
四、结论
驱动系统是电动汽车的重要组成部分,其布置型式与性能直接影响电动汽车的性能。
牵引力控制是汽车动力性、稳定性及安全性的核心。
本文论述了电动汽车四轮独立驱动系统,该系统利用四个电动机直接驱动车轮,从而使汽车牵引力及其动力学控制从传统上控制汽车动力传动系转变为更容易实现的控制电动机的动力学响应。
这将使是电动汽车可以以较低的成本大大提高电动汽车牵引力控制系统(TCS)、制动防抱死系统(ABS)及汽车动力学控制(VDC)的性能,从而提高电动汽车的性价比使其更具竞争力。
另外,本文提出了电动汽车四轮独立驱动系统的控制策略。