前轴双电机后轴单电机(DFSRM)四驱电动汽车驱制动控制策略及模拟试验台开发研究

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1、分类号：U4610710-2014022005博士学位论文前轴双电机后轴单电机（DFSRM）四驱电动汽车驱制动控制策略及模拟试验台开发研究许世维导师姓名职称马建教授申请学位级别博士学科专业名称车辆工程论文提交日期2017年10月25日论文答辩日期2017年12月18日学位授予单位长安大学万方数据ResearchonDriving&BrakingControlStrategyandTestBenchDevelopmentforDualFrontMotorandSingleRearMotor4-wheel-driveEle

2、ctricVehicleADissertationSubmittedfortheDegreeofDoctorCandidate：XuShiweiSupervisor：MaJianChang’anUniversity,Xi’an,China万方数据万方数据摘要面对日趋严峻的能源危机和环境危机，大力发展电动汽车已成为国内外汽车工业界的战略共识。四驱电动汽车既具有节能环保的优点，又具有动力性、稳定性等方面的优势，已经成为近年来电动汽车发展的一种趋势。本文以前轴双电机、后轴单电机四驱电动汽车（DualFrontMotorand

3、SingleRearMotor4-wheel-driveElectricVehicle，下文均简称：DFSRM四驱电动汽车）为研究对象，结合汽车动力学理论、电机控制理论和智能控制理论，深入研究了四驱电动汽车的驱动控制、滑行制动控制和复合制动控制三个关键的问题，结合本文所研究的DFSRM四驱电汽车结构特点，针对每个问题提出了对应的解决方案和控制策略，并基于A&D5435平台开发了DFSRM四驱电动汽车驱制动系统模拟试验台，通过仿真和试验验证相结合的方法验证了所提出的控制策略的有效性。本文主要研究内容如下：（1）针对四驱电

4、动汽车的性能特点，通过对比6种不同拓扑结构四驱电动汽车的优缺点，最终选择前轴双电机、后轴单电机驱动的DFSRM四驱电动汽车作为研究车型；根据该车型的结构特点，确定动力系统中电机和蓄电池的类型以及拓扑结构，并参照整车性能指标进行动力系统参数匹配；根据动力系统的匹配结果，利用AVLCruise和MATLAB/Simulink建立整车动力学仿真模型及动力系统模型，为后续控制策略的仿真研究提供了可靠的仿真平台。（2）DFSRM四驱电动汽车驱动控制策略。针对四驱电动汽车能量消耗问题，从经济性角度出发，基于电机损耗模型和拉格朗日乘

5、子法制定了电机工作效率优化的基准转矩分配策略；针对起步或急加速等动力需求较大的工况，从动力性角度出发制定了基于驾驶意图的转矩补偿模糊控制策略；针对湿滑路面等低附着条件下可能会出现的车轮滑转等危险工况，从安全性角度出发制定了基于前轮滑转率相近、后轮滑转率高选的直线行驶工况驱动防滑控制策略。利用车辆动力学仿真平台，在变加速起步工况、CCBC和HWYFET循环工况、分离路面工况下分别对上述驱动控制策略进行仿真，仿真结果表明本文提出的驱动控制策略分别在动力性、经济性和安全性方面取得了较好的效果。（3）DFSRM四驱电动汽车平路

6、滑行制动控制策略。针对电动汽车平路滑行制动过程中存在的滑行距离与滑行能量回收之间的矛盾，通过分析滑行制动过程中驾驶员操作动作特点，提出了基于驾驶风格模糊辨识的滑行制动状态判断方法，并根据不同道路工I万方数据况滑行制动的特点，采用模糊控制理论分别制定了高速公路工况和郊区/城市道路工况的滑行制动模糊控制策略。利用车辆动力学仿真平台，在高速公路工况、郊区/城市道路工况、滑行制动转入驱动工况下进行滑行制动控制策略的仿真，仿真结果表明本文提出的滑行制动控制策略能够在不同工况下保证滑行距离，并且能够较好地回收滑行制动能量。（4）D

7、FSRM四驱电动汽车复合制动控制策略。针对四驱电动汽车复合制动系统制动能量回收率和制动舒适性的问题，提出了基于制动意图识别和舒适性优化的复合制动分层控制策略，通过基于LVQ神经模糊系统的制动意图识别，优化了前后轴电机制动力与液压制动力的分配，并根据电机制动和液压制动响应特性的差异，通过协调执行层中的制动力来保证制动舒适性。利用车辆动力学仿真平台，在单次制动工况、NEDC循环工况下进行复合制动控制策略仿真，仿真结果表明本文提出的复合制动控制策略能够在保证制动性能的前提下，有效地提高了制动能量回收率和制动舒适性。（5）DF

8、SRM四驱电动汽车驱制动模拟试验台开发及控制策略验证。针对电动汽车控制策略验证所面临的开发周期长、成本高等问题，开发了能够反映DFSRM四驱电动汽车结构特点的驱制动系统模拟试验台，该试验台采用全电惯量模拟方式模拟负载，设计了电机和液压制动控制系统，在考虑实时性因数的前提下，基于A&D5435平台开发了模拟试验台驱制动控制系统，并通