针对电动自行车续驶里程不足,首先提出模糊控制策略,选取制动强度、蓄电池SOC、轮毂电机转速为输入量,再生制动力占总制动力的比值作为输出量,设计模糊规则和控制器,在Matlab/Simulink中进行仿真。然后制定试验方案并搭建试验台架,分别采集紧急制动、中轻度制动、下长坡制动三种工况下轮毂电机转速和超级电容电压,推导制动能量回收率。最后对比分析三种工况下试验与仿真效果。结果表明在确保制动安全的条件下,该策略在三种工况下的回收率分别高于试验结果 2.85%、1.54%、2.48%。

基于传统车辆的多连杆悬架结构以及轮毂电机的结构设计了一种适用于直驱式电动汽车的轮毂电机-多连杆悬架系统。建立了数学模型、运动学仿真模型,验证了模型的准确性。基于构建的多连杆悬架模型,结合NSGA-Ⅱ算法,提出了轮毂电机-多连杆悬架系统的多目标优化方法,以悬架硬点为设计变量,对悬架的定位参数进行多目标优化并获得了Pareto最优解集。研究结果表明优化后的悬架定位参数得到了改善,减少了轮胎磨损、车轮横向偏移的现象,提高了车辆的操纵稳定性,显著提高了悬架运动特性。

针对四轮毂电机独立驱动系统中各轮毂电机之间存在速度、位置的相互约束关系,需要设计相应的控制策略,对四台轮毂电机之间的运行同步进行控制。利用交叉耦合思想建立各轮毂电机的同步误差模型,确立了各轮毂电机之间的耦合关系;通过滑模控制理论设计轮毂电机的同步控制算法。利用MATLAB对四个轮毂电机在有干扰和无干扰时的同步性进行仿真分析,分析结果表明,在四轮毂电机同步性控制中,交叉耦合控制策略同步性好,抗干扰能力强。

城市地下综合管廊内部紧凑,线路长且交叉路段多,采用人工巡检效率低且安全隐患较大,为了实现城市地下管廊实时全方位无盲区探测,提出了一种基于轮毂电机的巡检小车全方位转向机构,包括四轮转向机构、全方位转向机构、转向切换装置以及相关控制系统;并分析了其基本构成及工作原理,在ADAMS中通过运动学分析得到车轮转向曲线,基于MATLAB/Simulink建立驱动系统控制模型。该全转向系统可以有效完成四轮转向、零半径转向、横向移动三种转向功能,比传统四轮巡检小车转向更加灵活,结构简单,具有广阔的应用前景。

为了解决车辆工程专业的实验、实训环节易受教学资源限制的问题,在CATIA DMU环境中,以轮毂电机虚拟拆装实验设计为例,通过装配层次划分、装配路径规划、干涉检查及装配过程仿真等流程设计,完善了车辆工程专业的实践教学模块,并为同类型实验设计提供了有价值的指导和参考。

为了提高重载工况的适应能力,设计了一种通过液压复合制动方式进行控制的轮毂电机电动汽车。根据液压制动系统运行原理设计了更优的控制结构,为液压系统与再生制动系统构建了仿真模型,设计了可以满足复合制动需求的协调控制方案。据电机转速参数计算得到轮毂电机可以获得的最高再生制动力矩,再将其与目标制动力矩实施对比,按照实际控制策略设置相应的制动模式,将制动信号发送至制动执行部件中,实现对车辆进行制动的效果。研究结果表明:处于轻度制动状态下,采用协调控制方案时,处于前期再生制动过程中系统可以为车辆制动过程提供所需的目标制动力矩,能够满足制动性能要求。

为提高重载工况的适应能力,设计了一种通过液压复合制动方式进行控制的轮毂电机电动汽车。根据液压制动系统运行原理设计了更优的控制结构,为液压系统与再生制动系统构建了仿真模型。根据电机转速参数计算得到轮毂电机可以获得的最高再生制动力矩,再与目标制动力矩实施对比,按照实际控制策略设置相应的制动模式,将制动信号发送至制动执行部件中,实现对车辆进行制动。研究结果表明:当轮毂电机转子转速减小后,轮毂电机可以达到的最大再生制动力矩也发生了降低,液压制动系统也开始发挥制动效果,应尽量使协调控制策略能够利用再生制动系统进行制动。

针对轮毂电机驱动的电动汽车非簧载质量增加,汽车垂向振动现象加剧的问题,设计多级隔振型和动力吸振型两种含电机悬架装置的悬架系统构型,并建立相应的车辆垂向振动数学模型。以电机悬架刚度与阻尼为优化变量,确定其位移约束与边界约束条件,建立多目标优化函数。利用MATLAB软件建立仿真模型,在分析电机悬架刚度与阻尼对悬架系统性能影响的基础上,以车身加速度、车身悬架动挠度、电机悬架动挠度以及轮胎动载荷均方根值为评价指标,比较多级隔振型和动力吸振型两种轮毂电机悬架系统构型的汽车行驶平顺性。结果表明:多级隔振型和动力吸振型的电机悬架刚度与阻尼优化结果分别为119880 N/m、200 N·s/m和9995 N/m、1296 N·s/m;动力吸振型相比多级隔振型轮毂电机悬架系统能够更好地改善汽车垂向振动负效应问题,提升汽车乘坐舒适性。

针对高速行驶工况下分布式驱动电动汽车的稳定性控制问题,对分布式驱动电动汽车参考模型、模糊PI控制、车辆动力学规划、电机/液压系统协同控制策略、最优控制分配方法等方面进行了研究,对分布式驱动电动汽车电液复合稳定性控制策略进行了归纳,提出了基于轮毂电机/液压制动系统协同控制的车辆稳定性控制系统。利用Carsim建立了分布式驱动电动汽车动力学模型,并通过Simulink设计了电机/液压协同控制策略,在Car Sim/Simulink联合仿真平台上进行了正弦停滞转向试验。研究结果表明：在极限工况下,无控制或仅电机控制车辆均无法保持稳定,采用电机/液压制动系统协同控制则能保证车辆操纵稳定性。

根据某电动汽车的总体设计要求提出了该类型电动汽车的液压复合制动系统前、后制动力分配和匹配原则分析了后轮轮毂电机特性对液压复合制动系统设计的影响。以满足理想制动力分配为目标利用非线性最小二乘法优化方法对该液压复合制动系统前、后制动力分配和匹配进行了优化设计并在不同循环工况、整车质量及电机外特性情况下评估了优化结果。