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1、摘 要电动汽车是汽车工业发展的一个重要分支，其核心技术包括车辆工程，电机及其驱动技术，电池技术，控制技术。随着能源危机迫近，电动汽车独特的发展前景，吸引了国内外大型研究机构的推动，已成为相关领域研究的一个热点，并且取得了各种成果。双轮驱动电动汽车是一种新的电动汽车（Electric vehicle，简称EV）的发展方向，随着电动汽车的研发和产业化过程，电动汽车以其理想的控制性能和广阔的应用前景，在学术界和工程界引起了广泛的关注。本文针对两轮驱动电动车控制系统进行了相关的研究、分析、设计和实验。首先，电动汽车的国内外发展的背景进行了详细的分析，介绍了驱动系统的分类和比较。其次，从传统的电子差速控
2、制算法，该项目受到车轮简单新颖驱动电动汽车为背景的优势，通过对系统动态性能的优化设计和控制，车辆的速度控制先进的车辆控制策略研究的深入，基于电动汽车驱动芯片轮设计，并围绕这一思路，硬件电路设计。最后分析了输入参数，根据实测波形，验证了电动汽车电子差速控制方案的可行性。关键词：电动汽车，差速控制，转矩分配，整车动力模型。ABSTRACTElectric vehicle is an important branch of the development of automobile industry, the core technology includes vehicle engineering,
3、 motor and drive technology, battery technology, control technology. With the energy crisis looming, the development prospects of electric vehicle unique, attracted to promote large-scale research institutions at home and abroad, has become a hot research, and has made various achievements.The wheel
4、 drive electric vehicle is a new electric vehicle (Electric vehicle, referred to as EV) the direction of development, with the development of electric vehicles and the process of industrialization, the electric car with its ideal control performance and wide application prospect, and has caused wide
5、spread concern in the academic and engineering circles. The two were studied, analysis, and experimental design related to drive control system of electric vehicle.First of all, electric cars, the domestic and foreign development background in detail, introduces the classification and comparison of
6、driving system.Secondly, the differential control algorithm from the traditional electronic, the project by the wheel has the advantages of simple and novel drive electric vehicle as the background of the advantages, by optimizing the design and control of the dynamic performance of the system, in-d
7、epth vehicle speed control advanced vehicle control strategy research, chip wheel drive electric vehicle based on the design, and around this idea, the hardware circuit design.Finally, this paper final analysis of the input parameters, according to the measured waveform, verified the feasibility of
8、electric automobile electronic differential control scheme.Key words: electric vehicle, differential control, torque distribution, vehicle dynamic model.目 录第一章 绪论11.1 研究背景与研究意义11.2 目前电动汽车发展的概况11.2.1 电动汽车驱动方式及轮式驱动研究现状21.3 电子差速的意义31.3.1 电子差速优越性41.4 本课题的主要研究工作4第二章 电子差速控制算法的选择62.1 自然差速的可行性分析62.2 现有电子差速方
9、案的讨论72.2.1 转速控制82.2.2 转矩控制102.2.3 最佳滑转率控制112.3 本章小结13第三章 行驶动力学模型及新型转向控制策略143.1 行驶方程式143.1.2 行驶功率方程式143.1.3 轮胎特性153.1.4考虑轮胎特性得车轮滚动方程163.1.5轮胎的侧偏特性163.2 转向行驶动力学模型173.2.1 车辆转向动力学方程183.2.2 轮胎侧偏角193.2.3 横摆角速度193.2.4 车轮转速203.2.5车轮的法向载荷203.3 控制策略213.4 本章小结224.1 仿真模型的建立234.1.1 建立整车行驶平衡模块及控制模块244.1.2 建立整车其他参
10、数估算模块254.1.3 建立整车纵向动力学模型及轮胎模型254.2 仿真结果的输出274.3 本章小结28结论与展望29致谢30参考文献31附录1：外文翻译 / 文档可自由编辑打印第一章 绪论1.1 研究背景与研究意义20世纪各国的汽车工业在推动国民经济发展，造福于人类的同时，也给全球环境带来了灾害性的影响。统计数据表明，42%的环境污染来源于燃油汽车的排放;80%的城市噪声是由交通车辆造成的。此外，当今世界石油储量日趋减少，而燃油汽车则是消耗石油的大户。因而，当今石油资源匾乏的危机与环境保护的紧迫需求，都主导着汽车工业的发展势必寻求低噪声、零排放、综合利用能源的方向。1873年戴维逊研制成
11、功的电动汽车（Electric Vehicle 简称EV)，从上世纪90年代以来，己再度成为世界各国研究的热点。电动汽车具有低噪声、零排放、综合利用能源等突出的优点，正是当今汽车工业籍以解决能源、环保等问题的可持续发展的重要途径。目前，电动汽车的研究己成为汽车行业先进技术的研究主流。电动汽车的发展关键是在研发新型动力源的同时，进一步提高其动力系统的性能及降低成本。文献1指出:电动车辆应满足在各种恶劣情况下的可靠工作，要以民品的价格实现近似军品的性能。这对现代工业，特别是对电池、电力电子、电机等行业既是发展并应用新技术的重大的挑战，也提供了合成新兴支柱产业的重大的机遇。所以，电动汽车的开发具有深
12、远的现实意义:首先，这一系统工程符合当代国际汽车工业和高新技术产业的发展趋势，具有良好的经济、环保、节能效益;其次，项目的实施有助于加速缩短我国与发达国家在汽车工业上的差距，为我国新型工业的增长点奠定良好的基础。本课题以轮式驱动电动汽车的工程项目为背景，立足于其动力系统性能的优化设计与控制，深入地研究了整车车辆差速控制的控制策略，开发了基于单片机的轮式驱动电动车辆驱动控制系统。如上所述，本项目面向社会与新技术的发展需求，涉及车辆、电机、控制理论、电力电子等众多学科与工程技术领域，对于进一步研究开发电动车新技术，具有现实的学术和工程意义。1.2 目前电动汽车发展的概况早在世界上第一辆电动汽车诞生
13、之前，1886年巴黎街头就出现过电动三轮车。但由于科学与技术发展的限制，燃油汽车的快速发展限制了电动汽车的进步。真正的电动汽车发展高潮始于20世纪90年代，各国和研究机构都大张旗鼓地进行电动汽车的研制和生产。电动汽车的电机代替了传统汽车的内燃机，因此车辆的结构可以更加灵活和简便，驱动方式更加多样化，构成了机电一体化设计的系统工程；电机的控制驱动系统是电动汽车的核心技术，电子差速的实现、ABS的控制、车辆的稳定性运行、能量回馈都是通过电子控制系统实现的。电动汽车可以分成三类：混合动力汽车(HEV)、燃料电池汽车(FCEV)和纯电动汽车(PEV)。由于电动汽车的能量提供问题，当今各界研究较多的是混
14、合动力汽车，纯电动汽车是未来的发展方向且在很多场合都已经应用，燃料电池汽车受一些化学科技因素影响在短期内不可能实现商业化。本文目的旨在研究电动汽车的控制策略和方法中关于电子差速的控制，所以设计了结构简单和以普通电池为能源的纯电动汽车。从20世纪90年代初起，世界各大汽车集团公司如福特、通用、丰田和本田等，都在电动汽车上投入了较大的资金，并研制出多种电动汽车及电动汽车概念车。我国一直非常重视汽车节能和减少环境污染方面的工作。由于我国的石油资源有限，不可能长久维持燃油汽车的发展，并显人群密度高，燃油汽车的尾气排放己经给空气造成极大的污染，急需电动汽车来改善这种状况。从我国电动汽车的发展来看，和国外
15、高水平技术的差距不到5年，但是燃油汽车却有20多年的差距。我国一些公司和院校在90年代初就推出了电动汽车样车、电动汽车概念车，普通双轮轮式驱动电动汽车技术己经比较成熟，并在公交和小型车上得到应用。本文针对国内电动汽车发展在整车控制和电机驱动这两个与国际有差距的技术进行研究。九五期间，科技部将电动汽车列入国家重大科技产业工程项目，投入近l亿元。而2001年在十五国家863计划中，特别设立电动汽车重大专项，投入近9亿元。随着国家十五计划863电动汽车重大科技专顼的正式启动，全国各地也掀起了一股研制和开发电动汽车的热潮。目前，北京、武汉、天津、威海4个城市已开展电动汽车试验示范运行，北京、上海还承担
16、了联合国开发计划署、全球环境基金支持的国际燃料电池公共汽车示范项目。1.2.1 电动汽车驱动方式及轮式驱动研究现状传统的燃油汽车的驱动系统包含发动机、减速器和差速器。这是由于内燃机的速度可变范围窄，必须用减速器来扩大速度的调节范围，同时，使用差速器以便于转向。减速器和差速器为一系列传动齿轮，在汽车运行中消耗一部分机械能，从而使车轮得到的功率不到发动机功率的2/3，大大降低了汽车的效率。然而，由于电动机固有的特点，电动汽车可采用四种驱动方式:与传统汽车相同，即传动轴上带有减速器和差速器;省略减速器:进一步省略差速器，电动机与驱动车轮同轴安置即轴驱;将电动机直接装于车轮内即轮式驱动。面向电动汽车产业化的紧迫需求，在突出解决其
