Nội dung được dịch bởi AI, chỉ mang tính chất tham khảo
Chiến Lược Kiểm Soát Hiệu Quả Năng Lượng cho Xe Điện Được Trang Bị Động Cơ Trong Bánh Dựa Trên Kiểm Soát Chế Độ Trượt Thích Nghi Rời Rạc
Tóm tắt
Bài báo này trình bày một chiến lược kiểm soát hiệu quả năng lượng cho xe điện (EV) được trang bị động cơ trong bánh (IWM) dựa trên kiểm soát chế độ trượt thích nghi rời rạc (DASMC). Mô hình xe phi tuyến, mô hình lốp và mô hình IWM được thiết lập đầu tiên để đại diện cho cơ chế hoạt động của toàn bộ hệ thống. Dựa trên mô hình hóa, hai biến kiểm soát ảo được sử dụng để đại diện cho nỗ lực kiểm soát theo chiều dài và nỗ lực kiểm soát theo hướng nhằm phối hợp kiểm soát chuyển động của xe. Sau đó, phương pháp DASMC được áp dụng để tính toán mô men quay lái tổng cần thiết, có thể cải thiện hiệu suất theo dõi cũng như độ tin cậy của hệ thống. Theo mô hình xe phi tuyến, mô men quay bổ sung có thể được biểu diễn như một hàm của lực lốp theo chiều dài và chiều ngang. Để phát triển thêm sơ đồ kiểm soát, một bộ ước lượng lực lốp sử dụng bộ lọc Kalman không dấu được thiết kế để ước lượng lực lốp theo thời gian thực. Trên cơ sở đó, phương pháp phân bổ mô men quay hiệu quả năng lượng được phát triển để phân phối mô men quay lái tổng và mô men quay vi sai cho từng IWM, xem xét việc tiêu thụ năng lượng của động cơ, việc tiêu thụ năng lượng trượt lốp và việc thu hồi năng lượng phanh. Kết quả mô phỏng của chiến lược kiểm soát đề xuất sử dụng nền tảng đồng Matlab/Simulink và CarSim® cho thấy nó có thể thực hiện kiểm soát chuyển động của xe một cách phối hợp và tiết kiệm.
Từ khóa
#kiểm soát năng lượng #xe điện #động cơ trong bánh #chế độ trượt #tối ưu hóa mô men quayTài liệu tham khảo
Shuai Zhang, Mingzhou Chen, Wenyu Zhang. A novel location-routing problem in electric vehicle transportation with stochastic demands. Journal of Cleaner Production, 2019, 221: 567-581.
C Lv, Y Liu, X Hu, et al. Simultaneous observation of hybrid states for cyber-physical systems: A case study of electric vehicle powertrain. IEEE Transactions on Cybernetics, 2018, 48(8): 2357 - 2367.
Lei Zhang, Zhiqiang Zhang, Zhenpo Wang, et al. Chassis coordinated control for full x-by-wire vehicles-A review. Chinese Journal of Mechanical Engineering, 2021, 34: 42.
C Pan, L Chen, L Chen, et al. Research on motor rotational speed measurement in regenerative braking system of electric vehicle. Mechanical Systems & Signal Processing, 2015, 66(2): 829-839.
B Li, H Du, W Li. Fault-tolerant control of electric vehicles with in-wheel motors using actuator-grouping sliding mode controllers. Mechanical Systems & Signal Processing, 2016, s72–73: 462-485.
Y Wang, H Fujimoto, S Hara. Driving force distribution and control for EV with four in-wheel-motors: A case study of acceleration on split-friction surfaces. IEEE Transactions on Industrial Electronics, 2017, 64(4): 3380-3388.
D B Lu, M G Ouyang, J Gu, et al. Instantaneous optimal regenerative braking control for a permanent-magnet synchronous motor in a four-wheel-drive electric vehicle. Proceedings of the Institution of Mechanical Engineers, Part D: Journal of Automobile Engineering, 2014, 228(8): 894-908.
W Z Zhao, C Y Wang, P K Sun, et al. Integration optimization of differential assisted steering of electric vehicle with motorized wheels based on quality engineering. Science China (Technological Sciences), 2011, 54(11): 3047–3053.
Yunwu Li, Xueyan Huang, Dexiong Liu, et al. Hybrid energy storage system and energy distribution strategy for four-wheel independent-drive electric vehicles. Journal of Cleaner Production, 2019, 220: 756-770.
C Hu, R Wang, F Yan, et al. Robust composite nonlinear feedback path-following control for independently actuated autonomous vehicles with differential steering. IEEE Transactions on Transportation Electrification, 2016, 2(3): 312-321.
Y P Yang, C P Lo. Current distribution control of dual directly driven wheel motors for electric vehicles. Control Engineering Practice, 2008, 16(11): 1285-1292.
M Demirci, M Gokasan. Adaptive optimal control allocation using Lagrangian neural networks for stability control of a 4WS–4WD electric vehicle. Transactions of the Institute of Measurement and Control, 2013, 35(8): 1139-1151.
D Wu, H Ding, K Guo, et al. Stability control of four-wheel-drive electric vehicle with electro-hydraulic braking system. SAE, 2014-01-2539, 2014.
Y Li, J Zhang, K Guo, et al. A study on force distribution control for the electric vehicle with four in-wheel motors. SAE, 2014-01-2379, 2014.
X Zhang, K Wei, X Yuan, et al. Optimum torque distribution for stability improvement of four-wheel distributed driven electric vehicle using coordinated control. Journal of Computational and Nonlinear Dynamics, 2016, 11(5): 051017.
Y Wang, H Fujimoto, S Hara. Torque distribution-based range extension control system for longitudinal motion of electric vehicles by LTI modeling with generalized frequency variable. IEEE/ASME Transactions on Mechatronics, 2016, 21(1): 443-452.
Y Li, J Zhang, C Lv, et al. Coordinated control of the steering system and the distributed motors for comprehensive optimization of the dynamics performance and the energy consumption of an electric vehicle. Proceedings of the Institution of Mechanical Engineers, Part D: Journal of Automobile Engineering, 2017, 231(12): 1605-1626.
H Zhang, W Zhao, J Wang. Fault-tolerant control for electric vehicles with independently driven in-wheel-motors considering individual driver steering characteristics. IEEE Transactions on Vehicular Technology, 2019, 68(5): 4527-4536.
L Chen, M Bian, Y Luo, et al. Maximum tire road friction estimation based on modified dugoff tire model. 2013 International Conference on Mechanical and Automation Engineering, Jiujang, 2013: 56-61.
S Morimoto, Y Tong, Y Takeda, et al. Loss minimization control of permanent magnet synchronous motor drives. IEEE Transactions on Industrial Electronics, 2002, 41(5): 511-517.
Jinkun Liu. Sliding mode control design and matlab simulation. Beijing: Tsinghai University Press, 2005. (in Chinese)
Yan Wang, Chen Lv, Yongjun Yan, et al. An integrated scheme for coefficient estimation of tire–road friction with mass parameter mismatch under complex driving scenarios. IEEE Transactions on Industrial Electronics, 2022, 69(12): 13337-13347.
Yan Wang, Jingyu Hu, Faan Wang, et al. Tire road friction coefficient estimation: review and research perspectives. Chin. J. Mech. Eng., 2022, 35: 2.
B Zhao , X Nan , C Hong , et al. Stability control of electric vehicles with in-wheel motors by considering tire slip energy. Mechanical Systems and Signal Processing, 2019, 118: 340-359.
Jorge Nocedal, Stephen J Wright. Numerical optimization. New York: Springer, 2006.