23910

تاثير كنترل تقسيم گشتاور بر مصرف انرژي در خودروهاي الكتريكي با موتورهاي الكتريكي درون چرخ

كارشناسي ارشد

طراحي سيستم هاي ديناميكي خودرو

1396

1399/4/30

دكتر بهروز مشهدي

مهندسي خودرو

در اين پايان نامه، يك سيستم كنترل گشتاور چرخشي مستقيم طراحي گرديده است كه گشتاور چرخشي مستقيم آن از طريق كنترل گشتاور محرك/ترمزي چهار موتور الكتريكي جريان مستقيم بدون جاروبك جانمايي شده در فضاي داخل چرخ هاي خودرو توليد مي گردد. اين سيستم كنترلي در دو لايه طراحي شده است؛ در لايه بالا، به دليل خطاهاي محتمل در مدل سازي و نامعيني هاي موجود در پارامترها از كنترل كننده مد لغزشي به منظور تعيين گشتاور چرخشي مورد نياز براي تعقيب مقادير مطلوب استفاده شده است. مقادير مطلوب سرعت زاويه اي چرخشي و سرعت طولي خودرو براي كنترل كننده مد لغزشي موجود در لايه بالا، با استفاده از پاسخ حالت دائم مدل دو درجه آزادي خودرو بدست آمده اند. در لايه پايين، ورودي هاي كنترلي بدست آمده از كنترل كننده هاي لايه بالا به گشتاورهاي محرك/ترمزي چهار موتور درون چرخ به منظور توليد نيروهاي طولي مطلوب اختصاص مي دهد. در الگوريتم توزيع گشتاور، مقادير مرجع به كنترل كننده هاي موتور الكتريكي كه چهار گشتاور براي چرخ هاي خودرو مي باشد تخصيص داده ميشود، بطوريكه نيروهاي طولي مطلوب را در چرخ هاي خودرو بگونه اي توليد مي كنند كه گشتاور چرخشي ايجاد شده، مقادير مرجع بدست آمده از كنترل كننده لايه بالا را تعقيب نمايند. الگوريتم توزيع گشتاور بكارگرفته شده در اين پايان نامه، الگوريتم توزيع گشتاور بر اساس بهينه سازي مصرف انرژي مي باشد. نتايج شبيه سازي با استفاده از مدل غيرخطي خودرو و كنترل كننده طراحي شده، رفتار خودرو در دو حالت با كنترل كننده و بدون كنترل كننده مورد بررسي قرار مي گيرد. در مانورهاي (j-turn) و تغيير مسير در جاده باضريب اصطكاك بالا نشان مي دهد كه سيستم كنترلي طراحي شده در اين پايان نامه، توانايي حفظ پايداري و تعقيب مقادير مطلوب سرعت زاويه اي چرخشي و سرعت طولي خودرو را در شرايط حركتي دارا مي باشد. بهينه سازي مصرف انرژي با استفاده از روش SQP حل مي شود و با مقايسه دو الگوريتم توزيع گشتاور بر اساس بهينه سازي مصرف انرژي و انتقال بار ديناميكي در مانور تغيير مسير، نشان داده شده است كه علاوه بر پايداري خودرو، توان مصرفي به ميزان 5 درصد كاهش پيدا كرده است.

1400/03/30

Effect of torque distribution control on the energy efficiency of electric vehicles with in-wheel motors

7/21/2021 12:00:00 AM

In this thesis a two-layer hierarchical control method is proposed. At the high-level control, a sliding mode controller determines the total desired yaw moment. At the low-level, an optimal energy-efficient control allocation scheme is presented to provide optimally distributed torques of four in-wheel motors. Moreover, both tracking performance and energy-saving is considered in this research. A co-simulation approach using MATLAB/Simulink and Carsim is carried out for the performance evaluation purposes. J-turn and lane change maneuvers at a constant forward speed have been conducted. In this thesis a torque distribution algorithm based on energy efficiency optimization is used to control the vehicle responses in two modes with and without a controller. In the j-turn and lane change maneuvers, on a road with high coefficient of friction, the effectiveness of the control system is evaluated. The results show that the torque control system and torque distribution algorithm designed in this thesis have the ability to maintain stability, reduce energy consumption and track the desired values of rotational angular velocity and longitudinal velocity of the vehicle. Finally, energy efficiency optimization is solved using SQP method. By comparing the two torque distribution algorithms based on power consumption optimization and dynamic load transfer during reversal maneuvers, it is concluded that the power consumption is reduced up to 5% and the stability of the vehicle has increased.

كنترل گشتاور چرخشي مستقيم , خودروي الكتريكي با چهار موتور درون چرخ , كنترل مد لغزشي , بهينه سازي مصرف انرژي

Direct yaw moment , electric vehicles with in-wheel motors , sliding mode control , Energy efficiency