纯电动车能量回馈悬架系统设计

纯电动车能量回馈悬架系统设计

发表时间：2019-12-30T13:26:44.930Z 来源：《科学与技术》2019年 15期作者：刘毅

[导读] 本次研究中主要是从建模入手，不断开展仿真与研究工作

摘要：本次研究中主要是从建模入手，不断开展仿真与研究工作，进而在汽车设计中应用被动悬架进行对减震器机械能的优化，应用了LQG，通过优化设计的形式明确了主动悬架的能量需求以及其悬架在能力回收方面存在的潜力与价值，依照该方向与角度开展工作，研究并讨论。

关键词：电动主动悬架；能量回收；可行性研究

1 引言

在当前能量紧张以及可持续发展理念的影响下，节能减排已经成为了我国汽车及其零部件设计的重要方向与内容，而在悬架设计工作中如果可以将能量顺利的扩散并且降低汽车对于能量的吸收效果，就能实现对汽车动能消耗的减少，实现节能减排的效果[1]。

2 悬架系统主动控制算法研究

2.1悬架动行程反馈控制设计

工作中首先应当开展相应悬架的东形成反馈控制算法工作，实现动行程的反馈控制分离化，通过微分进行计算，但是在计算分析中容易受到一些高频或者一些连贯频率的干扰。而干扰效果主要是基于串联滤波器抑制高频干扰效果，形成对过程器形成中反馈控制器的干扰效果，最终形成不完全微分的计算与分析，这也是整个微分计算中可能存在的主要缺点。但是通过微分可以实现对不同周期中变化趋势的改变，解决了原先悬架动行程反馈控制点中存在的控制器周期差异变化趋势的问题，形成微分频率均匀的输出，真正形成微分作用，改善系统的性能，并且避免电机出现的频繁动作[2]。

微分数字在悬架动行程的反馈控制中可以采用传递函数进行表示，表示效果应当通过分散化的后阶向差进行输出，输出公式为：

在公式中，如果为1的话，采用微积分计算常数则应当尽量变小，比如说0.0001等类的值，同时基于采样周期T进行稳定性的提高。

2.2 单轨半车模型的建立

路面的输入关系与输出关系对于车辆的整体影响较大，前后车轮之间的轨迹对于输入与输出的相关性影响较大，圆柱状的路面可以更好的实现对车辆对称性仿真研究的要求，进而实现对称性，更加全面的考虑车在完全相同方式中运动的效果与运动形式。单轨半车模型的建立可以更加直观的展现出车辆的仿真效果与稳定性情况，如下图1。

图 1单轨半车模型

车身为刚体的时候，依照牛顿定律可以更好的实现对车身整体的研究与计算，进而得出相应公式：

（

系统状态中的内容主要可以基于方程内容进行研究体现，而用微积分的形式也可以很好地展现出来，形式如下：

在LQG控制器中，目标新能指标与轮胎位移与悬架之间形成了不同的车身积分值，这种形式与单轮模型相类似，具体的表示结果如下面所示的公式内容：

公式中的具体内容解释如下：

——表示轮胎位移加权系数（前部）；

——表示悬架位移加权系数（前部）；

——表示轮胎位移加权系数（后部）；

——表示悬架位移加权系数（后部）；

——表示车身加速度加权系数（前部），取 1；

——表示车身加速度加权系数（后部），取 1。

通过控制效果形成反馈增益矩阵，更好的实现对车辆参数的研究与优化，行程中的函数内容可以通过软件MATLAB的LQR进行调试与内容结果的求出。最终根据反馈出的能量变化效果进行研究讨论，通过各项素分析可以得出公式数据为：

2.3 仿真及结果分析

基于表1可以看出，车辆的参数内容以及其各方面内容中存在明显的差异，不同的悬架性能指标与数字仿真建模之间存在明显的差异性，这也就导致了结果内容数据基于软件形成了不同的效果。具体结果见下表3。

通过对2表中的仿真结果数据进行分析可以看出，LQG控制算法下的主动悬架与路面输出器的相关信息之间存在明显的差异性，而通过加速度的改变可以有效地改善车身的整体被动系统，最终形成有效地舒适度，采用预瞄控制算法进行对主动悬架的与被动悬架的比较可以

看出车身与其速度之间的差异性，经过仿真结果进行分析大约降低了3%左右，而车身基于真题轮胎后部的位移大约降低了5%，因此整个车身加速度与轮胎位移之间的减小也是基于预瞄控制车辆出现的参数结果，对于车辆真题的操纵性与稳定性都可以形成改善与优化。

图 2 有预瞄系统和无预瞄系统悬架性能时域仿真结果

基于上图2可以看出，有无预瞄对于整个悬架的性能影响较大，通过仿真结果可以实现对路面位移的输出与输入，进而形成加速度时域的控制与仿真结果构成分析，通过上述中结果分析并结合预瞄控制算法可以增强车辆真题后部的加速轮胎动位移进行速度性能的减小，实现对范围内的控制效果，最终形成有效的算法。

而本次研究就基于上图中的内容进行了数据内容的分析，仿真分析后的具体数据结果如下表3。

表3 不同路面及车速下车身加速度均方根值比较

基于上表3中的数据结果可以明确车速对于车身的真题加速度稳定性的影响较高，车速较高的时候就会导致控制效果不明显，而车速较低的时候就会导致车身真题的稳定性控制效果明显，最终有效的改善车辆的整体稳定性与舒适性。

在开展实验工作的过程中，有些数据变量是无法检测得到的，这就导致设计状态观测器的传感效果与传感器的数据不能通过车身信号进行传出，进而影响到车身整体的信号传输速度与信号传输效果。因此在研究中应当选择第四个车身速度，然后通过不同速度的信号进行卡尔曼滤波器的状态变量观测工作，实现对卡尔曼滤波器内容中的反馈控制效果，最终形成对数据变量状态的输出与输入效果，基于预秒控制算法进行控制工作，最终起到提高悬架整体的性能与稳定性的效果，数据效果明显。

3结论

本次研究中主要是基于电能量回馈式的悬架设计工作与设计过程进行了研究，从理论角度入手奠定了研究基础与研究导向，然后基于进一步的经验开展实现了仿真模型的阿尽力，并通过模型明确了不同悬架的能力效果，形成了悬架的特性效果，对相关设计算法与相关的反馈控制策略进行了完善设计，形成了仿真模型的改善，效果较为明显，并且也得到了较多明确的理论内容。

参考文献

[1] 赵静艺;付攀;王文举;王迪;史剑清;. 能量回馈功能在电动车整车控制器设计中的实现[C]// 第十四届河南省汽车工程科技学术研讨会. 2017.

[2] 陈长征, 王悦, 王刚, et al. 考虑网络时变时延的纯电动车传动系统扭振控制研究[J]. 振动与冲击, 2017(24):70-76.