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原文传递轮边驱动电动车平顺性和操稳性分析与控制研究

论文题名：	轮边驱动电动车平顺性和操稳性分析与控制研究
关键词：	轮边驱动电动车;非簧载质量;轮毂电机;转矩波动;动力学模型;主动悬架控制器
摘要：	面对世界环境和能源问题的挑战,电动车将成为汽车工业未来发展的最佳选择。作为电动车发展的一个独特方向,轮边驱动因传动效率高、燃油经济性好、动力学可控性好等一系列优点而备受关注,被视为电动车的最终驱动形式。但是,整车非簧载质量的显著增大和轮毂电机存在的特殊转矩波动,不仅影响了车辆的平顺性,也降低了车辆的操稳性。因此,本文针对这两个问题,进行了如下研究: 　　首先,针对轮边驱动电动车非簧载质量显著增大对车辆平顺性和操稳性造成的影响,在基于1/4车模型时域、频域分析的基础上,采用功率流方法从能量传递的角度进行了分析。研究表明,非簧载质量增大加大了悬架的能量消耗,影响车辆平顺性,同时也增加了车轮的能量消耗,降低了车辆操稳性。为此,提出了车身型吸振器结构,使得车辆垂向振动的能量消耗降低,改善了车辆平顺性和操稳性;提出了车身型吸振器与主动悬架天棚-地钩控制相结合的方法,进一步降低了系统振动的能量消耗,提高了轮边驱动电动车的垂向性能。　　其次,针对轮边驱动电动车存在的轮毂电机转矩波动问题,以开关磁阻电机为例进行了研究。分析了电机转矩波动引起的垂向激振力,并基于1/4车模型,探讨了其对车辆平顺性和操稳性造成的负面影响。研究表明,电机垂向激励对车辆平顺性和操稳性的影响主要集中在低车速范围。此时,电机垂向激励频率接近车辆固有频率,容易引发车辆共振。鉴于电机垂向激励具有周期性,提出了基于FxLMS算法的主动悬架控制抑制其负面影响,仿真分析验证了方法的有效性。　　然后,建立了轮边驱动电动车纵、横、垂三向耦合动力学模型,分析了轮边驱动电动车的平顺性和操稳性。仿真结果表明,轮边驱动电动车在低速范围内平顺性显著恶化,主要因为电机垂向激励频率接近车辆固有频率而引发车辆共振;轮边驱动电动车在高速范围内平顺性也有一定程度的恶化,主要因为非簧载质量增大引起车辆振动加剧。对比集中驱动电动车,轮边驱动电动车在高附着路面工况下操稳性变化不大;但在低附着路面工况下,非簧载质量增大和电机垂向激励加剧了车轮跳动,从而降低了轮胎侧向力,使得车辆容易发生方向失稳现象。　　最后,设计了综合FxLMS控制与天棚-地钩控制的主动悬架控制器,兼顾了两种控制策略的特点,既能降低在低车速范围内由电机垂向激励引起的车辆共振,又能改善在高车速范围内由非簧载质量增大引起的车辆振动加剧。为了进一步提高轮边驱动电动车在低附着路面工况下的操稳性,设计了基于滑模控制的主动前轮转向控制器,通过使车辆的横摆角速度跟踪其理想值,避免车辆发生失稳现象。整车平顺性和操稳性一体化评价表明,悬架和转向系统的主动控制可使轮边驱动电动车的平顺性和操稳性接近集中驱动电动车的水平。
作者：	徐广徽
专业：	车辆工程
导师：	李以农
授予学位：	硕士
授予学位单位：	重庆大学
学位年度：	2014
正文语种：	中文