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轮毂电机驱动式电动汽车驱动悬挂系统集成控制方法

张鹏 王洪新 程振邦

张鹏, 王洪新, 程振邦. 轮毂电机驱动式电动汽车驱动悬挂系统集成控制方法[J]. 机械科学与技术, 2022, 41(10): 1543-1549. doi: 10.13433/j.cnki.1003-8728.20220083
引用本文: 张鹏, 王洪新, 程振邦. 轮毂电机驱动式电动汽车驱动悬挂系统集成控制方法[J]. 机械科学与技术, 2022, 41(10): 1543-1549. doi: 10.13433/j.cnki.1003-8728.20220083
ZHANG Peng, WANG Hongxin, CHENG Zhenbang. Integrated Control Method for Drive Suspension Systems in Hub Motor-driven Electric Vehicles[J]. Mechanical Science and Technology for Aerospace Engineering, 2022, 41(10): 1543-1549. doi: 10.13433/j.cnki.1003-8728.20220083
Citation: ZHANG Peng, WANG Hongxin, CHENG Zhenbang. Integrated Control Method for Drive Suspension Systems in Hub Motor-driven Electric Vehicles[J]. Mechanical Science and Technology for Aerospace Engineering, 2022, 41(10): 1543-1549. doi: 10.13433/j.cnki.1003-8728.20220083

轮毂电机驱动式电动汽车驱动悬挂系统集成控制方法

doi: 10.13433/j.cnki.1003-8728.20220083
基金项目: 

安徽高校自然科学研究重点项目 KJ2020A0625

安徽高校自然科学研究重点项目 KJ2020A0626

电气传动与控制安徽普通高校重点实验室开放基金项目 DQKJ202006

皖西学院校级自然科学研究重点项目 WXZR202021

皖西学院教师国内访学研修项目 wxxygnfx2021005

详细信息
    作者简介:

    张鹏(1991-), 讲师, 硕士, 研究方向为汽车悬架设计与动力学, 502145956@qq.com

  • 中图分类号: U463.3

Integrated Control Method for Drive Suspension Systems in Hub Motor-driven Electric Vehicles

  • 摘要: 本文对轮毂电机驱动式电动汽车驱动悬挂系统集成控制方法进行研究, 构建包含扭转振动模型、纵向振动模型及垂向振动模型的轮毂电机驱动式电动汽车耦合动力学模型及路面模型, 在此基础上, 设计模糊控制器、滑模控制器及PID控制器, 集成各控制器协调互补控制电动汽车的主动前轮转向、目标横摆力矩以及主动悬架, 实现对电动汽车驱动悬挂系统的集成控制。结果表明: 在该方法的集成协调控制下, 可以显著降低峰值处的车体侧向加速度与横摆角速度, 并实现质心垂向加速度与侧偏角的有效抑制, 提升电动汽车的综合性能, 显著改善汽车行驶中的悬架动行程与轮毂电机定转子位移, 提升汽车的操纵平稳性与乘坐舒适性, 并且可以降低汽车行驶时撞击限位的几率, 保障轮毂电机驱动式电动汽车的稳定行驶。
  • 图  1  轮毂电机汽车的模型图

    图  2  基于粒子群优化的PID控制结构图

    图  3  前轮转角输入情况

    图  4  本文方法控制前后动力学仿真结果

    图  5  本文方法控制前后的悬架动行程与定转子位移变化情况

    表  1  汽车仿真模型关键参数

    参数名称 数值
    轮毂电机定子质量 56.4 kg
    轮胎质量 5.8 kg
    车轮轮毂电机定转子转动惯量 0.38 kg·m2
    轮胎径向阻尼 535 N·s/m
    轮毂电机轴承刚度 4.8×105 N/m
    轮胎表面纵向阻尼 1.16×105 N·s/m
    轮胎旋转阻尼 16 N·s/m
    空气悬架衬套阻尼 126 N·s/m
    玻尔兹曼常量 1.4
    空气弹簧起始横截面积 0.008 9 m2
    车轮滚动半径 0.245 m
    簧载质量 334 kg
    轮胎的转动惯量 0.6 kg·m2
    车轮轮毂电机转子质量 59.4 kg
    空气弹簧起始容积 2.29×10-3 m3
    轮胎旋转刚度 8.16×104 N/m
    轮胎表面纵向刚度 1.04×106 N/m
    轮胎垂直方向残余刚度 2.44×105 N/m
    空气悬架衬套刚度 2.49×104 N/m
    空气悬架减震器阻尼 2 200 N·s/m
    空气弹簧起始气压 3.06×105 Pa
    轮胎径向刚度 1.98×106 N/m
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  • 收稿日期:  2021-09-06
  • 刊出日期:  2022-10-25

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