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面向操纵稳定性的汽车扭矩主动分配差速技术研究

洪兢  
【摘要】: 汽车操纵稳定性控制是当今汽车主动安全技术研究的重点。针对目前常见的汽车操纵稳定性控制系统——ESP系统由于工作时的制动方式而使汽车减速度产生突变与波动,造成纵向行驶性能下降以及行驶平顺性恶化的问题,论文根据离合器两侧接合时扭矩总是从转速较快的一侧向较慢的一侧转移的特性,提出了一种汽车扭矩主动分配差速(Torque Vectoring Differential,简称TVD)技术,并研究了它在汽车操纵稳定性控制上的应用。该技术在后驱动桥传统差速器结构的基础上,增加了一组增/减速机构及两组离合器机构,其中,增/减速机构分别用于获得高于和低于差速器输入处的转速,两组离合器则分别将增/减速机构与右输出轴相连。TVD控制器根据汽车的行驶状态计算出汽车所需的附加横摆力矩后,通过对离合器机构的接合进行控制,TVD可以将驱动扭矩在左右驱动轮之间进行主动的差分分配,从而使汽车产生所需的附加横摆力矩,以纠正汽车的行驶姿态,在不影响汽车纵向行驶性能的前提下提高汽车的操纵稳定性。 论文首先阐述了TVD在汽车操纵稳定性控制应用中的优越性,介绍了国内外TVD相关的研究现状及发展趋势。利用离合器两侧接合时的扭矩传递特性,论文提出了一种汽车扭矩主动分配差速技术,并以此为依据,设计了TVD的基本结构,采用速度图表法,对其扭矩分配的工作原理及关键参数进行了分析,并分别采用SimDriveline和Solidworks/COSMOSMotion对其进行了建模及运动学分析。为了研究TVD在汽车操纵稳定性控制中的应用,论文从整车动力学出发,以装配TVD的车型为对象进行了数学建模,提出了基于汽车横摆角速度的模糊控制算法,并设计了分级式TVD控制器。为了验证TVD及其控制算法的控制效果,论文采用ve-DYNA对汽车在不同驱动模式及TVD不同装配模式等情况下进行了各种工况的仿真实验,并搭建了基于ve-DYNA、LabVIEW及NI compact DAQ设备的TVD控制算法硬件在环实验系统,对TVD控制算法进行了硬件在环仿真验证。 论文最后对研究结果进行了归纳总结,并对今后的研究工作提出了建议。


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