純電動(dòng)車底盤優(yōu)化(共4頁(yè))

1、精選優(yōu)質(zhì)文檔-傾情為你奉上純電動(dòng)車底盤優(yōu)化 戴增志電動(dòng)車與傳統(tǒng)發(fā)動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)汽車相比，在整車質(zhì)量大小、能源提供形式、載荷分布、管線走向等多方面存在較大差異，同時(shí)也使電動(dòng)車各部件的布置具有很大的靈活性。如有一種電動(dòng)車采用輪轂電機(jī)，以驅(qū)動(dòng)電機(jī)及車用動(dòng)力電池組為動(dòng)力源，取消了傳統(tǒng)車輛的發(fā)動(dòng)機(jī)動(dòng)力總成及傳動(dòng)系統(tǒng)，整車質(zhì)心位置及簧載質(zhì)量均發(fā)生了變化，動(dòng)力電池組由于體積大、質(zhì)量重，其布置方式及位置對(duì)電動(dòng)車操縱穩(wěn)定性影響很大。為了使純電動(dòng)車輛底盤結(jié)構(gòu)布置更加合理和緊湊，本文針對(duì)電動(dòng)車的特殊性，從動(dòng)力學(xué)優(yōu)化分析方面著手，提出純電動(dòng)車底盤布置方案。影響汽車操縱穩(wěn)定性的因素有很多，前后軸質(zhì)量和承載變化是其中重要因素。

2、本試驗(yàn)中電動(dòng)車體積較小，質(zhì)量較輕，動(dòng)力電池組的質(zhì)量相對(duì)于整車總質(zhì)量占有較大比例，可以通過(guò)調(diào)整電池布局來(lái)改變質(zhì)心點(diǎn)，進(jìn)而比較整車操縱穩(wěn)定性。在此提出三種底盤布局方案，如下圖所示。分別分析三種布局方案下的操縱穩(wěn)定性，最后選出最優(yōu)方案。圖中：方案1，后備箱2×1塊電池，剩余兩塊電池對(duì)稱擺放在底盤中部；方案2，后備箱2*2塊電池，質(zhì)心位于中軸，相比方案1質(zhì)心點(diǎn)后移；方案3，電池2*2塊對(duì)稱擺放在底盤中部，相比方案1質(zhì)心點(diǎn)前移。接下來(lái)我們用轉(zhuǎn)向盤轉(zhuǎn)角脈沖輸入瞬態(tài)響應(yīng)試驗(yàn)評(píng)價(jià)汽車受到外來(lái)因素干擾時(shí)的反應(yīng)。虛擬車模型初始沿直線行駛，隨后向轉(zhuǎn)向盤輸人一個(gè)三角脈沖轉(zhuǎn)角。轉(zhuǎn)向盤被擾動(dòng)，隨即迅速轉(zhuǎn)回原位保

3、持不變，直至虛擬車恢復(fù)直線行駛狀態(tài)。輸入三角脈沖的脈寬為0305 s，最大轉(zhuǎn)角應(yīng)使過(guò)程中最大側(cè)向加速度為4 m/s2，觀測(cè)仿真過(guò)程虛擬車運(yùn)動(dòng)狀態(tài)，結(jié)果如下三張圖所示。方向盤轉(zhuǎn)角與時(shí)間的關(guān)系側(cè)向加速度與時(shí)間的關(guān)系橫擺角速度時(shí)間的關(guān)系考慮操縱穩(wěn)定性，希望共振時(shí)的增幅比小些，共振頻率較高，以使不同工況下失真度較小，可以達(dá)到相對(duì)較好的操縱穩(wěn)定性；并希望相位差小些，以保證汽車有快速靈活的反應(yīng)。從以上圖中簡(jiǎn)單分析可以得出：對(duì)于峰值，方案3相對(duì)較低，其中橫擺角速度與時(shí)間關(guān)系曲線較明顯，側(cè)向加速度峰值方案3較方案1要低4°s左右，較方案2約低25°s。對(duì)于共振頻率與相位差，由圖可看出：方案

4、3達(dá)到波峰時(shí)間最短，故方案3共振頻率較高。由橫擺角速度圖的第一個(gè)波峰所對(duì)應(yīng)的時(shí)間點(diǎn)與轉(zhuǎn)向盤轉(zhuǎn)角變化圖波峰對(duì)應(yīng)的時(shí)間點(diǎn)比較可知：方案3對(duì)應(yīng)時(shí)間值相差較小，故方案3相位差較小。因此方案3的操縱穩(wěn)定性較方案1、2有所提高。而電動(dòng)汽車主動(dòng)底盤系統(tǒng)，其中包括電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)(Electrical Power Steering System，簡(jiǎn)稱EPS)、防抱死制動(dòng)系統(tǒng)(Anti-lock Brake System，簡(jiǎn)稱ABS)、主動(dòng)懸架系統(tǒng)(Active Suspension System，簡(jiǎn)稱ASS)等，單獨(dú)控制各子系統(tǒng)極容易相互干擾，造成整車性能不穩(wěn)定。針對(duì)這種問(wèn)題，我們可以應(yīng)用集成控制的思想，進(jìn)行

5、分層集成控制，以實(shí)現(xiàn)了整車性能的優(yōu)化。EPS是一種利用助力電機(jī)對(duì)汽車轉(zhuǎn)向進(jìn)行助力，以提高轉(zhuǎn)向輕便性和操縱穩(wěn)定性的電控裝置。ASS是一種可根據(jù)外界條件的變化來(lái)自適應(yīng)改變懸架剛度及阻尼系數(shù)，以提高行駛平順性和操縱穩(wěn)定性的電控裝置。對(duì)于同時(shí)裝有這兩大系統(tǒng)的車輛，其整車動(dòng)力學(xué)性能得以很好地改善。但對(duì)這二者的應(yīng)用，并不是簡(jiǎn)單地疊加，而是要進(jìn)行集成控制，使它們相互協(xié)調(diào)，以達(dá)到綜合性能最優(yōu)的目的。EPSASS集成控制由于考慮了整車性能的相互協(xié)調(diào)和影響，標(biāo)稱集成系統(tǒng)控制、集成系統(tǒng)控制效果都比單獨(dú)EPS控制或者單獨(dú)ASS系統(tǒng)控制要好。集成控制使EPS和ASS兩大系統(tǒng)趨于整體優(yōu)化。由于汽車的行駛條件復(fù)雜，外界干擾

6、因素較多，而且存在模型的不確定性，所以采用魯棒性較強(qiáng)的H控制方法較為合適。對(duì)于裝有EPS和ASS的集成系統(tǒng)，其控制目的如下：提高整車的轉(zhuǎn)向輕便性，減小轉(zhuǎn)向盤操縱轉(zhuǎn)矩TA，同時(shí)又有滿意的路感；使車身橫擺角速度、車身側(cè)傾角和質(zhì)心側(cè)偏角盡快趨于穩(wěn)態(tài)，并且盡量減小其穩(wěn)態(tài)的波動(dòng)，以提高整車操縱穩(wěn)定性；減小車身垂直加速度，俯仰角和懸架動(dòng)撓度的波動(dòng)，最大限度地減少由于轉(zhuǎn)向和路面不平所引起的車身姿態(tài)的變化，改善整車平順性。采用Matlab軟件對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行仿真計(jì)算，設(shè)定汽車行駛速度為u=15 ms，轉(zhuǎn)向盤轉(zhuǎn)角階躍輸入為h=120°。仿真所用汽車主要結(jié)構(gòu)參數(shù)見(jiàn)下表。操縱轉(zhuǎn)矩仿真結(jié)果在轉(zhuǎn)向盤轉(zhuǎn)角為120&#

7、176;的情況下，相對(duì)單ASS控制，單EPS控制、標(biāo)稱集成系統(tǒng)控制和集成系統(tǒng)控制，轉(zhuǎn)向盤最大操縱轉(zhuǎn)矩減小了181，穩(wěn)態(tài)值減小了204，響應(yīng)時(shí)間也相應(yīng)減少了444，375和583，這樣在保證駕駛員操縱輕便性的同時(shí)又不喪失路感。在操縱穩(wěn)定性方面，仿真結(jié)果見(jiàn)下表。操縱穩(wěn)定性仿真結(jié)果集成系統(tǒng)控制相對(duì)其它控制來(lái)說(shuō)，質(zhì)心側(cè)偏角、橫擺角速度和整車側(cè)傾角的瞬態(tài)性能均有所改善。而且其穩(wěn)態(tài)部分的波動(dòng)都有所減小，其穩(wěn)態(tài)性能也得到了改善。由此可見(jiàn)，EPSASS集成控制由于考慮了整車性能的相互協(xié)調(diào)和影響，標(biāo)稱集成系統(tǒng)控制、集成系統(tǒng)、控制效果都比單獨(dú)EPS控制或者單獨(dú)ASS系統(tǒng)控制要好。集成控制使EPS和ASS兩大系統(tǒng)趨于整體優(yōu)化。另外，相比較集成系統(tǒng)控制與標(biāo)稱集成系統(tǒng)控制的仿真結(jié)果可以看出，建模時(shí)考慮到系統(tǒng)中存在的非線性因素，還是有必要的。對(duì)基于橫向和垂向動(dòng)力學(xué)的EPS與ASS非線性數(shù)學(xué)模型進(jìn)行轉(zhuǎn)化，用線性魯棒控制方法，設(shè)計(jì)了輸出反饋H。實(shí)現(xiàn)了兩者的集成控制。通過(guò)對(duì)仿真結(jié)果的分析，可以得到以下結(jié)論：(1)將非線性項(xiàng)作為模型的結(jié)構(gòu)不確定性來(lái)處理，保證了一定的精確度，取得了預(yù)期的控制效果。(2)在路面隨機(jī)干擾和轉(zhuǎn)向盤角階躍干擾輸入情況下，控制器有效地抑制了車身姿態(tài)變化，改善了汽車操縱穩(wěn)定性和行駛平順性。(3)集成控制協(xié)調(diào)了EPS