輪邊驅(qū)動(dòng)電動(dòng)車平順性和操穩(wěn)性分析與控制研究.pdf

1、面對(duì)世界環(huán)境和能源問題的挑戰(zhàn),電動(dòng)車將成為汽車工業(yè)未來發(fā)展的最佳選擇。作為電動(dòng)車發(fā)展的一個(gè)獨(dú)特方向,輪邊驅(qū)動(dòng)因傳動(dòng)效率高、燃油經(jīng)濟(jì)性好、動(dòng)力學(xué)可控性好等一系列優(yōu)點(diǎn)而備受關(guān)注,被視為電動(dòng)車的最終驅(qū)動(dòng)形式。但是,整車非簧載質(zhì)量的顯著增大和輪轂電機(jī)存在的特殊轉(zhuǎn)矩波動(dòng),不僅影響了車輛的平順性,也降低了車輛的操穩(wěn)性。因此,本文針對(duì)這兩個(gè)問題,進(jìn)行了如下研究:
　　首先,針對(duì)輪邊驅(qū)動(dòng)電動(dòng)車非簧載質(zhì)量顯著增大對(duì)車輛平順性和操穩(wěn)性造成的影響,在基

2、于1/4車模型時(shí)域、頻域分析的基礎(chǔ)上,采用功率流方法從能量傳遞的角度進(jìn)行了分析。研究表明,非簧載質(zhì)量增大加大了懸架的能量消耗,影響車輛平順性,同時(shí)也增加了車輪的能量消耗,降低了車輛操穩(wěn)性。為此,提出了車身型吸振器結(jié)構(gòu),使得車輛垂向振動(dòng)的能量消耗降低,改善了車輛平順性和操穩(wěn)性;提出了車身型吸振器與主動(dòng)懸架天棚-地鉤控制相結(jié)合的方法,進(jìn)一步降低了系統(tǒng)振動(dòng)的能量消耗,提高了輪邊驅(qū)動(dòng)電動(dòng)車的垂向性能。
　　其次,針對(duì)輪邊驅(qū)動(dòng)電動(dòng)車存在的輪

3、轂電機(jī)轉(zhuǎn)矩波動(dòng)問題,以開關(guān)磁阻電機(jī)為例進(jìn)行了研究。分析了電機(jī)轉(zhuǎn)矩波動(dòng)引起的垂向激振力,并基于1/4車模型,探討了其對(duì)車輛平順性和操穩(wěn)性造成的負(fù)面影響。研究表明,電機(jī)垂向激勵(lì)對(duì)車輛平順性和操穩(wěn)性的影響主要集中在低車速范圍。此時(shí),電機(jī)垂向激勵(lì)頻率接近車輛固有頻率,容易引發(fā)車輛共振。鑒于電機(jī)垂向激勵(lì)具有周期性,提出了基于FxLMS算法的主動(dòng)懸架控制抑制其負(fù)面影響,仿真分析驗(yàn)證了方法的有效性。
　　然后,建立了輪邊驅(qū)動(dòng)電動(dòng)車縱、橫、垂三向

4、耦合動(dòng)力學(xué)模型,分析了輪邊驅(qū)動(dòng)電動(dòng)車的平順性和操穩(wěn)性。仿真結(jié)果表明,輪邊驅(qū)動(dòng)電動(dòng)車在低速范圍內(nèi)平順性顯著惡化,主要因?yàn)殡姍C(jī)垂向激勵(lì)頻率接近車輛固有頻率而引發(fā)車輛共振;輪邊驅(qū)動(dòng)電動(dòng)車在高速范圍內(nèi)平順性也有一定程度的惡化,主要因?yàn)榉腔奢d質(zhì)量增大引起車輛振動(dòng)加劇。對(duì)比集中驅(qū)動(dòng)電動(dòng)車,輪邊驅(qū)動(dòng)電動(dòng)車在高附著路面工況下操穩(wěn)性變化不大;但在低附著路面工況下,非簧載質(zhì)量增大和電機(jī)垂向激勵(lì)加劇了車輪跳動(dòng),從而降低了輪胎側(cè)向力,使得車輛容易發(fā)生方向失穩(wěn)現(xiàn)

5、象。
　　最后,設(shè)計(jì)了綜合FxLMS控制與天棚-地鉤控制的主動(dòng)懸架控制器,兼顧了兩種控制策略的特點(diǎn),既能降低在低車速范圍內(nèi)由電機(jī)垂向激勵(lì)引起的車輛共振,又能改善在高車速范圍內(nèi)由非簧載質(zhì)量增大引起的車輛振動(dòng)加劇。為了進(jìn)一步提高輪邊驅(qū)動(dòng)電動(dòng)車在低附著路面工況下的操穩(wěn)性,設(shè)計(jì)了基于滑?？刂频闹鲃?dòng)前輪轉(zhuǎn)向控制器,通過使車輛的橫擺角速度跟蹤其理想值,避免車輛發(fā)生失穩(wěn)現(xiàn)象。整車平順性和操穩(wěn)性一體化評(píng)價(jià)表明,懸架和轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的主動(dòng)控制可使輪邊驅(qū)動(dòng)