摘要: 节能环保是当今世界发展的主题，纯电动汽车具有零排放、能量利用率高的优点，发展纯电动汽车是实现交通转型的重要途径，是国家实现碳中和目标的重要抓手。然而，纯电动汽车的里程焦虑限制了其推广应用，车辆整备质量和动力系统参数与车辆的能耗密切... 展开 节能环保是当今世界发展的主题，纯电动汽车具有零排放、能量利用率高的优点，发展纯电动汽车是实现交通转型的重要途径，是国家实现碳中和目标的重要抓手。然而，纯电动汽车的里程焦虑限制了其推广应用，车辆整备质量和动力系统参数与车辆的能耗密切相关；能量回收技术能够有效提高车辆整车经济性，延长续驶里程。此外，车辆制动过程中，车身会产生俯仰运动，主动悬架能够减弱车身的俯仰运动。以上问题影响了车辆续驶里程或乘坐舒适性，因此有必要对能量回收技术和主动悬架控制技术等开展研究。 本文依托国家重点研发计划项目“高性能纯电动运动型多功能汽车(SUV)开发”（项目编号：2018YFB0106100），以提高车辆的能量回收效率和乘坐舒适性为目标，开展四驱纯电动汽车参数设计方法、再生制动控制和车辆垂向运动抑制策略等方面的研究。主要研究内容如下： ①针对因车辆整备质量未知难以获取动力性指标约束的问题，提出质量闭环算法，并证明该算法的收敛性。在此基础上，提出一种融合质量闭环算法、动态规划算法和遗传算法的四驱纯电动汽车参数闭环优化设计方法。其中，动态规划算法用于获得车辆电耗，遗传算法将质量闭环算法和动态规划算法集成。仿真结果表明，提出的参数设计方法能够获得合适的整备质量和动力系统参数。该方法为电动车辆的正向开发提供了参考。 ②针对车辆制动过程中能量高效回收问题，提出一种融合自适应三次指数预测和两阶段动态规划的预测控制策略。自适应三次指数预测通过对行驶数据—车速和制动强度的挖掘，实现车辆行驶数据预测，为两阶段动态规划提供参数支撑。两阶段动态规划算法，以车辆能量回收最大为目标，结合车速和制动强度等参数，对电动汽车控制参数—前电机转矩、后电机转矩、前轮轮缸压力和后轮轮缸压力进行优化，控制车辆运行。与理想制动力分配策略和多阶段制动力分配策略相比，提高了车辆的能量回收效率。 ③车辆制动过程中，车辆纵向运动会引起车身俯仰运动，导致车辆的乘坐舒适性变差。针对该问题，建立考虑制动强度影响的等效半车模型，提出模型预测控制策略，并采用李雅普诺夫稳定性理论证明模型预测系统的稳定性。以前车身垂向速度、后车身垂向速度、前轮垂向速度和后轮垂向速度为控制目标，采用二次型优化的求解方法，获取前、后悬架控制力，抑制车辆的垂向运动。与双回路控制策略相比，采用该策略后的前车身垂向速度、后车身垂向速度、车身俯仰角和车身俯仰角速度均方根均降低了70%以上，验证了模型预测控制策略提高了整车的舒适性。 ④为了同时提高车辆的能量回收效率和乘坐舒适性，通过对车辆纵—垂交互变量分析，建立制动过程中纵—垂耦合动力学模型。该模型考虑制动强度对车辆垂向运动的影响和垂向运动对车轮载荷的影响。在此基础上，提出一种采用模型预测控制抑制车辆垂向运动，采用神经模糊控制策略控制车辆纵向运动的综合控制策略。为了获取神经模糊控制策略，提出一种神经模糊优化框架，为神经模糊控制策略提供数据支撑。仿真结果表明，提出的综合控制策略使电池能量回收提高了8.33%，车身的最大速度和最大加速度分别降低了65.37%和24.33%。 ⑤基于电液复合制动试验台，分析台架系统的转矩耦合原理，制定电机转矩的测试方案，标定比例减压阀占空比与轮缸压力的关系。开展预测控制策略和综合控制策略中部分仿真结果的试验，验证了所提出控制策略的控制效果。 收起