輪邊驅(qū)動電動車平順性和操穩(wěn)性分析與控制研究.pdf

1、面對世界環(huán)境和能源問題的挑戰(zhàn),電動車將成為汽車工業(yè)未來發(fā)展的最佳選擇。作為電動車發(fā)展的一個獨特方向,輪邊驅(qū)動因傳動效率高、燃油經(jīng)濟性好、動力學可控性好等一系列優(yōu)點而備受關(guān)注,被視為電動車的最終驅(qū)動形式。但是,整車非簧載質(zhì)量的顯著增大和輪轂電機存在的特殊轉(zhuǎn)矩波動,不僅影響了車輛的平順性,也降低了車輛的操穩(wěn)性。因此,本文針對這兩個問題,進行了如下研究:
　　首先,針對輪邊驅(qū)動電動車非簧載質(zhì)量顯著增大對車輛平順性和操穩(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懸架天棚-地鉤控制相結(jié)合的方法,進一步降低了系統(tǒng)振動的能量消耗,提高了輪邊驅(qū)動電動車的垂向性能。
　　其次,針對輪邊驅(qū)動電動車存在的輪

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

4、耦合動力學模型,分析了輪邊驅(qū)動電動車的平順性和操穩(wěn)性。仿真結(jié)果表明,輪邊驅(qū)動電動車在低速范圍內(nèi)平順性顯著惡化,主要因為電機垂向激勵頻率接近車輛固有頻率而引發(fā)車輛共振;輪邊驅(qū)動電動車在高速范圍內(nèi)平順性也有一定程度的惡化,主要因為非簧載質(zhì)量增大引起車輛振動加劇。對比集中驅(qū)動電動車,輪邊驅(qū)動電動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)量增大和電機垂向激勵加劇了車輪跳動,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,設計了綜合FxLMS控制與天棚-地鉤控制的主動懸架控制器,兼顧了兩種控制策略的特點,既能降低在低車速范圍內(nèi)由電機垂向激勵引起的車輛共振,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加劇。為了進一步提高輪邊驅(qū)動電動車在低附著路面工況下的操穩(wěn)性,設計了基于滑模控制的主動前輪轉(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)性一體化評價表明,懸架和轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的主動控制可使輪邊驅(qū)動