一种四轮驱动混合动力电动汽车的驱动防滑控制研究

【摘要】：近年来，汽车安全问题和能源问题日益严峻，人们在大力开发先进汽车电子控制技术的同时，也在寻求一种新型节能汽车，从而出现了混合动力电动汽车。混合动力电动汽车是新老技术结合的过渡车型，未来将占据较长一段的市场周期，因此与其有关的课题被迅速展开，而与混合动力电动汽车安全性有关的底盘电子控制技术也随着这种新型汽车的普及而逐渐成为研究热点之一。 混合动力电动汽车的驱动方式特别，其动力学控制和安全问题值得探讨，特别在当前汽车动力性能大幅提升的情况下，汽车的驱动防滑控制显得尤为重要，它直接影响到汽车驱动时的加速性、稳定性和安全性。本文将结合传统的驱动防滑控制系统和汽车动力学理论，对混合动力电动汽车的驱动防滑控制策略进行研究和探讨，并通过对各种控制方式的协调控制来设计相应的驱动防滑控制器，以实现对一种四轮驱动混合动力电动汽车的驱动防滑控制。 本论文首先叙述了混合动力电动汽车的发展概况，简要介绍了汽车驱动防滑控制系统和四轮驱动系统，并简述了四轮驱动汽车驱动防滑控制的研究概况，阐述了本课题的研究意义。 其次，根据现有混合动力电动汽车的驱动系统，选择本文研究的四轮驱动混合动力电动汽车的驱动系统布置形式，并通过分析其工作原理，按课题需要建立相关的汽车动力学模型。 第三，依照传统内燃机汽车的驱动防滑控制方法，结合混合动力电动汽车在不同驱动模式下的工作原理和动力分配情况，制定了混合动力电动汽车的驱动防滑控制策略，并以逻辑门限方法制定了各控制策略的协调控制流程。 第四，设计了混合动力电动汽车的驱动防滑控制器，分别包含电动机电压控制器、发动机电子节气门控制器和制动器制动力控制器，并利用PID控制算法实现了对混合动力电动汽车单轮整车模型的驱动防滑控制，再采用模糊控制算法达成电动机、发动机的模糊PID自整定功能，使该控制器可以适应于不同路面，并具有较高的鲁棒性和稳定性。 第五，探讨和制定了四轮驱动混合动力电动汽车在不同路面上各种行车工况的驱动防滑控制策略，利用所设计的控制器对其在各种典型路面上的驱动防滑控制做了仿真模拟和动力学分析，结果表明该控制器可以有效改善其驱动性能。 最后，总结本文所取得的研究成果，并指出需要做进一步研究的工作。 【关键词】：混合动力电动汽车 动力学 驱动防滑系统 四轮驱动 模糊PID控制
【学位授予单位】：福州大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2010
【分类号】：U469.7
【目录】：

• 摘要3-4
• Abstract4-9
• 第一章 绪论9-17
• 1.1 引言9
• 1.2 混合动力电动汽车概述9-13
• 1.2.1 混合动力电动汽车的定义和特点9-10
• 1.2.2 混合动力电动汽车的发展概况10-12
• 1.2.3 混合动力电动汽车的关键技术和研究现状12-13
• 1.3 汽车驱动防滑控制系统和四轮驱动系统概述13-15
• 1.3.1 驱动防滑控制系统（ASR）简介13-14
• 1.3.2 四轮驱动系统（4WD）简介14-15
• 1.3.3 四轮驱动汽车驱动防滑控制的研究概况15
• 1.4 本课题的研究意义15-16
• 1.5 本课题的主要研究工作和内容安排16-17
• 第二章 混合动力电动汽车驱动系统分析和动力学建模17-37
• 2.1 引言17
• 2.2 混合动力电动汽车驱动系统的结构简介17-19
• 2.3 四轮驱动混合动力电动汽车驱动系统的选型和分析19-22
• 2.3.1 四轮驱动混合动力电动汽车驱动系统的选型19-21
• 2.3.2 四轮驱动混合动力电动汽车的驱动模式和工作原理分析21-22
• 2.4 四轮驱动混合动力电动汽车动力学模型的选择和建立22-36
• 2.4.1 发动机模型22-23
• 2.4.2 电动机模型23-24
• 2.4.3 传动系模型24-27
• 2.4.4 制动器模型27
• 2.4.5 轮胎模型27-29
• 2.4.6 路面模型29-31
• 2.4.7 整车模型31-36
• 2.5 本章小结36-37
• 第三章 混合动力电动汽车的驱动防滑控制策略37-51
• 3.1 引言37
• 3.2 驱动防滑控制系统的基本工作原理37-39
• 3.3 传统内燃机汽车的驱动防滑控制策略39-40
• 3.4 混合动力电动汽车的驱动防滑控制40-50
• 3.4.1 混合动力电动汽车的驱动防滑控制原则40-41
• 3.4.2 混合动力电动汽车各种驱动模式的驱动防滑控制策略41-45
• 3.4.3 混合动力电动汽车驱动防滑控制策略的协调控制45-47
• 3.4.4 混合动力电动汽车各驱动防滑控制参考量的选取和计算47-50
• 3.5 本章小结50-51
• 第四章 混合动力电动汽车的驱动防滑控制器设计51-69
• 4.1 引言51
• 4.2 驱动防滑控制算法介绍51-52
• 4.3 基于 PID 控制的 HEV 驱动防滑控制器设计52-61
• 4.3.1 PID 控制简介52
• 4.3.2 PID 控制器设计52-55
• 4.3.3 HEV 驱动防滑控制的 PID 控制仿真55-61
• 4.4 基于模糊 PID 控制的 HEV 驱动防滑控制器设计61-68
• 4.4.1 模糊控制简介61
• 4.4.2 模糊 PID 控制器设计61-66
• 4.4.3 HEV 驱动防滑控制的模糊 PID 控制仿真66-68
• 4.5 本章小结68-69
• 第五章 四轮驱动混合动力电动汽车的驱动防滑控制69-88
• 5.1 引言69
• 5.2 四轮驱动混合动力电动汽车的驱动防滑控制策略69-72
• 5.2.1 四轮驱动 HEV 起步及全负荷加速的驱动防滑控制策略69-71
• 5.2.2 四轮驱动 HEV 中速全负荷加速的驱动防滑控制策略71
• 5.2.3 四轮驱动 HEV 一般匀速行驶时的驱动防滑控制策略71-72
• 5.3 四轮驱动混合动力电动汽车的 MATLAB 建模与仿真72-87
• 5.3.1 低附着系数均一路面起步加速的驱动防滑控制仿真与分析74-77
• 5.3.2 附着系数左右分离路面起步加速的驱动防滑控制仿真与分析77-80
• 5.3.3 附着系数前后分离路面起步加速的驱动防滑控制仿真与分析80-83
• 5.3.4 附着系数棋盘分布路面起步加速的驱动防滑控制仿真与分析83-87
• 5.4 本章小结87-88
• 全文总结88-90
• 本文的创新点与结论88-89
• 本文的不足与课题建议89-90
• 参考文献90-94
• 致谢94-95
• 研究生个人简历95-96
• 研究生阶段完成的论文96

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