半主动油气悬架的分布式驱动电动汽车平顺性控制研究

Distributed drive electric vehicles have some advantages in handling stability, but since its special topology, the ride comfort declining is an obstacle that it is being practical application. For this reason, in this project, according to the narrow wheel chamber space, a ride dynamics control research based on the semi-active hydro-pneumatic suspension will be proposed. First, based on the air-liquid coupling method, influence and mechanism of stiffness and damping of hydro-pneumatic suspension will be researched. After proposing proxy model method of suspension dynamics characteristics, the accuracy model of hydro-pneumatic suspension will be built. Second, based on analyzing high-frequency uncertainty and system no-linear characteristic of distributed drive electric vehicle, online state observation method considering vehicle system uncertainty and non-linear characteristics will be proposed. And then, we will be researching the suspension-vehicle coupling vibration mechanism and decoupling method of distributed drive electric vehicle with semi-active hydro-pneumatic suspension, so that the control tactics of ride cooperative distribution optimization will be proposed. Last, in order to verify the project research achievement, the ride comfort of the vehicle will be tested. This project is aimed to promote the development of distributed drive electric vehicle ride dynamics, vehicle control system accuracy and working efficiency, accelerate the practical application pace of distributed drive electric vehicle.

分布式驱动电动汽车在操纵动力学上有独特的优势，但是特殊的拓扑构型导致其行驶平顺性恶化成为其走向实用的一个障碍。为此，本项目根据其紧凑的轮腔结构空间，提出了半主动油气悬架的行驶动力学优化控制。首先，采用气-液耦合分析方法研究半主动油气悬架刚度阻尼特性的影响因素和机理，提出动力学特性的代理模型建模方法，建立高精度表达模型；其次，分析分布式驱动电动汽车的高频振动不确定性和系统非线性特点，提出兼顾车辆系统不确定性和非线性特性振动在线观测方法；然后，研究采用半主动油气悬架的分布式驱动电动汽车悬架-车辆的耦合振动机理和解耦方法，提出平顺性协同分配优化控制策略；最后，利用分布式驱动电动汽车研究平台，对项目的研究效果进行实车实验验证。本项目的研究对提高分布式驱动电动汽车平顺性、车辆控制系统精度和效率，推动分布式驱动电动汽车走向实用具有重要意义。

本项目针对分布式驱动电动汽车由于簧下质量的增加导致平顺性恶化的问题开展了油气悬架的半主动优化控制研究。主要研究内容如下：（1）分析了油气悬架动力学特性的主要影响因素，通过采用代理模型方法建立了其高精度动力学模型；（2）建立了整车七自由度动力学模型，开展了针对悬架强非线性特性的振动状态观测方法研究；（3）建立了整车平顺性的系统级和各悬架振动加速度子系统级优化目标的协同优化控制模型。本项目的主要研究成果如下：（1）运用三维流场的油气悬架分析技术，提出了改进的CLSVOF方法，实现了考虑油气悬架几何结构和工作介质物理性质的内部流场状态分析；（2）运用RSM二阶多项式方法建立了油气悬架考虑粘度、气体溶解等工作介质物理性质不确定性的动力学模型，分析了拉伸和压缩状态下对悬架阻尼特性有重要影响的因素；（3）构建了分布式驱动电动汽车平顺性的系统级目标和悬架子系统级目标的协同优化控制模型，使车辆的行驶平顺性得到了提高。本项目的开展是对分布式驱动电动汽车半主动油气悬架理论和实践的探索，在保证汽车操纵稳定性的前提下，提高了车辆的平顺性，对推动分布式驱动电动汽车实际应用具有重要意义。