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Word版说明书1份，共56页，约16000字

 

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摘要

随着能源危机和环境污染问题的加重，传统燃油汽车的发展受到了限制，电动汽车的崛起和研究越来越被人们重视。电动汽车由于无污染、耗能低，近几年得到了迅速发展，电动汽车是解决问题最有效的途径。其中，轮毂电机驱动电动车由于结构布置简单，传动效率高，减轻了汽车质量，汽车内部空间充足，各个驱动轮能够独立控制，具有较大的灵活性和应用前景而被关注。

汽车在转弯的时候，各驱动轮行驶距离不同，传动汽车通过机械差速的方法控制驱动轮速度，轮毂电机取消了转向盘和转向车轮之间的机械连接,只是接收转向控制指令,使用电子线路控制实现转向时内外车轮之间的速度差,实现转向。这就是我们本论文研究的电子差速系统。

为了验证研究的电子差速系统的有效性，需要建立一个反应汽车运动状态的整车模型，便是汽车动力学模型，忽略悬架特性，包括汽车纵向、侧向、横摆三个自由度。得到了电动汽车整车动力学方程，并且进行了分析。电动车在实际运动过程中，车轮会变形或者滑动影响轮胎与地面之间的作用力，分析了汽车轮胎模型，使整车模型能够更好反应汽车实际运动。研究了双后轮轮毂电机驱动电动汽车的驱动系统，选择电机和电机参数计算和轮毂电机的设计，并且研究了电子差速控制系统，采用滑模变结构控制驱动轮转矩，同时考虑到驱动轮物理限制，实现了对左右驱动轮输出力矩的合理分配。当输入的总力矩过大或者路面附着系数低的时候，确定了最佳滑转率。通过MATLAB/Simulink平台，实现了电子差速控制系统的设计，对汽车电子差速进行了仿真研究，验证了电子差速系统的有效性。

 

关键词：电动汽车，轮毂电机，电子差速，滑模控制，滑转率

 

目录

1  引言 1

1.1 课题研究的背景 1

1.2 课题研究的意义 2

1.3 国内外研究现状 3

1.3.1 电子差速器国外研究现状 3

1.3.2 国内研究现状 4

1.4 轮毂电机驱动电动汽车的结构 6

1.5 课题研究的内容 7

1.6 本章小结 7

2  建立和分析汽车动力学模型 8

2.1 整车动力学模型建立的方法 8

2.2 建立汽车动力学模型 8

2.3 整车动力学方程 9

2.3.1汽车动力学微分方程 10

2.3.2 车轮动力学方程 10

2.3.3 电机方程 13

2.4 轮胎模型分析 13

2.5 本章小结 15

3  汽车运动状态参数的获取和计算 16

3.1 汽车纵向车速 16

3.2 汽车侧向车速 16

3.3 汽车质心侧偏角 16

3.4 汽车前后轴侧偏刚度 16

3.4.1 汽车二自由度模型 17

3.4.2 二自由度下汽车前后轴侧偏刚度 18

3.5 汽车驱动车轮的驱动力 19

3.6 汽车驱动轮的垂直载荷 19

3.7 轮胎与地面最大纵向附着系数和最佳滑转率 20

3.8 本章小结 22

4  纯电动双后轮轮毂电机驱动系统的研究 23

4.1 整车纵向行驶模型 23

4.2 电机模型 24

4.3 电机选型 26

4.3.1 电动机参数设计 26

4.3.2 传动系统传动比的选择 27

4.3.3 电池容量设计 28

4.4 轮毂电机的设计和研究 29

4.4.1 连续力矩计算 30

4.4.2 电枢绕组选择 30

4.5 本章小结 31

5  电子差速控制系统的研究 32

5.1 电子差速控制系统转矩控制结构 32

5.1.1 滑模变结构控制的概念 33

5.1.3 滑动模态的规律 33

5.1.4 滑模控制结构的设计 34

5.2 基于滑转率的转矩控制 34

5.3 驱动轮转矩分配控制 36

5.4 本章小结 37

6  电子差速器系统的仿真和分析 38

6.1 仿真软件的介绍 38

6.2 电子差速器系统仿真模型的建立 38

6.3 车辆仿真模型的主要参数 39

6.4 仿真结果 40

6.5 仿真结果分析 45

6.6 本章小结 45

7  总结与展望 46

参 考 文 献 47

致  谢 49