基于垂向振动负效应的新型轮毂电机电动汽车平顺性影响

为解决轮毂电机电动汽车非簧载质量过大导致的垂向振动负效应问题,提高车辆行驶平顺性和安全性能。以一种定子悬置的新型轮毂电机电动轮为研究对象,建立考虑吸振器效应的1/4车辆垂向动力学模型,研究定子质量转移构型对电动轮垂向振动特性及整车平顺性响应的影响;在此基础上,基于电动轮系统的振动传递路径特性,以电机定子和整车质心位置的加速度响应值为优化目标函数,通过Patternsearch理论方法对橡胶衬套的刚度和阻尼进行优化设计与分析。结果表明,该电动轮结构形式及参数优化设计能有效改善轮毂电机电动汽车行驶平顺性能,为新型电动轮结构及整车动力学特性进一步优化提供了参考。     

基于垂向振动负效应的新型轮毂电机电动汽车平顺性影响研究

为解决轮毂电机电动汽车非簧载质量过大导致的垂向振动负效应问题,提高车辆行驶平顺性和安全性能。本文以一种定子悬置的新型轮毂电机电动轮为研究对象,建立考虑吸振器效应的1/4车辆垂向动力学模型,研究定子质量转移构型对电动轮垂向振动特性及整车平顺性响应的影响;在此基础上,基于电动轮系统的振动传递路径特性,以电机定子和整车质心位置的加速度响应值为优化目标函数,通过Patternsearch理论方法对橡胶衬套的刚度和阻尼进行优化设计与分析。结果表明,该电动轮结构形式及参数优化设计能有效改善轮毂电机电动汽车行驶平顺性能,为新型电动轮结构及整车动力学特性进一步优化提供了参考。     

内置悬置轮毂电机驱动系统参数灵敏度分析

轮毂电机驱动电动汽车将电机、轮毂、减速机构等集成于车轮内,这种高度集成不仅会造成非簧载质量的增加,路面激励引起的轮毂电机气隙不均匀还将导致电磁振动激励的进一步恶化.针对上述问题,基于笔者前期提出的一种新型内置悬置系统的电动轮拓扑结构方案,文中建立了新型电动轮车辆振动模型,推导出了多质量系统车身加速度、车轮相对动载、悬架动挠度及定转子相对位移等车辆平顺性指标对路面不平度速度输入的频响函数,通过车辆平顺性指标对电机质量、定转子质量比、轴承刚度、悬置元件刚度等重要结构参数的灵敏度分析,了解系统参数对各平顺性指标的影响.结果表明:悬置元件的阻尼对车身振动加速度和悬架动行程影响最大,其灵敏度分别达到10.33和10.21;定转子相对位移对轮毂轴承刚度最为敏感,其敏感度达到12.07;轮胎动载则对电机总质量最为敏感,其敏感度达到10.49;上述各参数中,电机定转子质量比对各振动响应量的影响均较小.     

新型多功能电动轮设计及整车动力性能仿真

为节约能源和保护环境,适应未来城市交通的要求,提出了一种用于电动汽车的集动力、悬架、制动和行驶为一体的高效紧凑的多功能电动轮系统。对轮毂电机、悬架和制动器进行了选型,形成了直接驱动型电动轮系统方案。结合城市道路条件和行车环境,确定了整车参数,进行了轮毂盘式永磁电机的结构设计和动力参数的计算。设计了基于MR阻尼器的车轮内装半主动悬架。把电动轮与四轮独立驱动电动汽车车体进行耦合,在电动汽车仿真软件ADVISOR基础上,建立整车动力学仿真模型,对整车进行了动力学仿真。结果表明,该车的动力性能与设计指标基本相符,能够适应城市的交通状况,电动轮驱动系统的设计方案是实用、可行的。     

四轮轮毂电机独立驱动电动汽车的振动特性分析

以四轮轮毂电机独立驱动电动汽车为研究对象,为全面分析轮毂电机引起的垂向振动负效应,建立了电动轮车整车振动系统的动力学模型,在Matlab软件平台下,采用模拟的随机路面谱作为整车四轮路面输入,对电动轮车的行驶平顺性进行仿真和评价,分析比较了轮胎刚度、悬架阻尼和轮毂电机质量等系统参数对平顺性的影响,为后续轮毂电机的设计和垂直振动控制策略提供参考.     

内悬置电动轮的柔性联轴器动力学性能分析

内悬置电动轮构型可延长电机使用寿命，缓解簧下质量过大造成的舒适性问题。由于轮内空间有限，用于动力传递的柔性联轴器结构和性能直接决定内悬置电动轮的性能。该文提出了一种面向内悬置电动轮的柔性联轴器。该联轴器是由多个连接臂组成的平面并联机构，每个连接臂由2个平行四边形机构串联而成。建立了该联轴器机构的运动学和动力学模型，给出了偏心度、连杆静载荷及动载荷的计算方法。结合一组结构参数，对联轴器的偏心度、连杆静载荷及动载荷进行了定量分析。结果表明：该联轴器允许传动系统在动力传动过程中沿垂向跳动，具有等速传动、占用轴向空间小、偏心行程大以及动载荷小等特点。该联轴器可望推进内悬置电动轮的工程化研发。     

电动轮刚性环耦合特性模型建模与分析

为进行电动轮高频转矩激励下的振动响应分析,基于刚性环轮胎模型假设,考虑轮辋与轮毂电机弹性连接关系建立了电动轮刚性环耦合特性模型.通过电动轮工作模态试验对模型主要刚度参数进行了识别,并结合胎面参数分析了模型的固有特性.所建立的电动轮模型能够准确描述胎面径向一阶平移频率和周向旋转频率,且考虑轮辋与轮毂电机连接柔性改变了原有的轮胎环、轮辋固有频率分布,可以避开原有峰值频率.根据电动轮轮毂电机实测激励频率特征,对所建立的电动轮刚性环耦合特性模型进行了相应频率的转矩激励.分析表明,考虑轮辋与轮毂电机间弹性连接耦合特性关系,能够减小原有电动轮一阶径向平移频率附近的轮胎与车身的振动加速度响应,为电动轮结构设计提供理论指导意义.     

四轮轮式驱动电动汽车电气系统设计与实现

四轮轮式驱动电动汽车在行驶过程中需对4个轮毂电机进行协调控制,其动力回路电流大、电压高,电机输出功率受行驶工况影响大,因此其安全可靠的电气系统设计至关重要．首先通过电动汽车动力学分析和驱动电机分析,建立了车辆行驶动力学方程,得到车速、电机功率、电机转速、电机扭矩与主电路的负载电流及电压之间的匹配关系;然后计算系统动力回路中继电器、熔断丝和接触器等关键元器件的电气参数,设计了四轮轮式驱动电动汽车的电气系统．研制出的四轮轮式驱动电动汽车经过了城市工况测试,其结果表明,该电气系统能很好地满足四轮轮式驱动电动汽车的电气需求,有效保障电动汽车的运行．     

电动轮汽车转矩矢量控制系统试验平台

电动轮采用安装在车轮内部的轮毂电机直接驱动汽车行驶,实现了驱动转矩与电制动转矩独立可控。针对目前电动轮汽车的系统耦合程度高、轮毂电机匹配复杂等问题,提出了一种转矩矢量控制系统(TVCS),其结构与整车其他系统相互独立,构成电动轮汽车的动力总成。设计了转矩矢量控制系统的网络拓扑结构及矢量控制器的软硬件架构。通过对原型车底盘系统的设计与校核,获得了搭载转矩矢量控制系统的电动轮汽车试验平台。实车单移线试验结果表明:转矩矢量控制系统能有效保证整车通信负载率,便于轮毂电机集成;试验车实现了基本功能,为转矩矢量控制算法的研发与优化提供了测试平台。     

一体化单斜臂轮边齿形链驱动系统设计

传统分布式驱动方案轮边机构结构复杂、簧下质量大,对车辆平顺性和驱动轮接地性产生不良影响.为解决此问题,提出了一种有效减小非簧载质量的一体化单斜臂轮边齿形链驱动系统,对轮边电机、齿形链传动装置与单斜臂悬架进行一体化结构设计与分析.根据整车的设计要求,确定驱动电机的性能参数和齿形链传动的相关参数,在ADAMS中对单斜臂轮边齿形链驱动系统进行了建模、仿真,并利用ADAMS/Insight对车轮定位参数进行了优化.     

轮毂电驱动汽车乘坐舒适性研究

针对轮毂电驱动汽车乘坐舒适性变差及驱动电机的质量问题, 建立了车身与车轮两自由度四分之一车辆 振动系统模型, 通过计算不变点说明乘坐舒适性变差的原因, 并给出驱动电机的质量要求以提高乘坐舒适性, 并用 Simulink 对结果仿真和验证。 结果表明, 频率不变点不会因为弹簧刚度和阻尼系数的改变而改变, 而且频 率不变点所对应的车身加速度对路面输入速度的幅频特性值很接近极大值, 对乘坐舒适性影响很大, 导致轮毂 电驱动汽车乘坐舒适性变差, 并给出驱动电机最适合整车舒适性的质量要求。     

二级减速式轮边驱动系统设计与仿真

以电动轮为主要特征的分布式驱动渐成新能源汽车的主要研究方向,但具有减速机构的轮边驱动系统因引入了电机和减速器,显著增加了非簧载质量,恶化了车辆的操纵稳定性。为此,本文提出了一种将非簧载质量转移为簧载质量的二级减速式轮边驱动系统结构布置方案,并建立1/4车辆三自由度垂向振动系统模型,通过仿真分析验证此种设计方案的有效性。研究结果表明,二级减速式轮边驱动系统能有效抑制车身垂向振动的幅度,降低轮胎动载荷,提高汽车行驶平顺性和轮胎接地性。     

轮毂电机驱动电动汽车机电耦合垂向动力学特性

电动车用轮毂电机受路面激励和车重的双重作用,定转子相对偏心进而产生不平衡磁拉力,其垂向分量与车辆悬架系统的垂向振动相耦合,影响电动汽车的平顺性、舒适性等性能。针对这一机电耦合问题,以一台永磁式轮毂电机为研究对象,利用磁场叠加法获得负载气隙磁密分布,引入复数相对磁导和偏心磁导修正系数,建立考虑定子开槽效应的电机偏心磁场和不平衡磁拉力解析模型,并通过有限元仿真和样机试验验证了解析模型的有效性。根据悬架系统的垂向振动与电机偏心不平衡磁拉力的实时耦合关系,利用拉格朗日法求解车辆动力学方程,建立1/4车身垂向耦合振动模型。以轮毂电机定子垂向振动加速度、车身垂向振动加速度、悬架动挠度和轮胎动载荷为主要指标,研究机电耦合效应对车辆垂向动力学特性的影响,揭示不平衡磁拉力输出特性与车辆动力学响应之间的机电耦合机理。研究结果表明,机电耦合效应使电动汽车的平顺性、操稳性和安全性等性能总体下降。     

SR电机对轮毂驱动电动汽车垂向振动的影响

针对SR电机对轮毂驱动电动汽车行驶平顺性的影响,本文首先建立了开关磁阻（SR）电机的转矩波动方程,并根据电机的矢量控制原理,利用Sim Power System Toolbox模块库,搭建了电机模型;然后利用Matlab/Simulink软件,搭建了基于电机模型的机-电耦合振动仿真模型,并进行受轮毂电机转矩波动干扰的车辆垂向动力学模拟仿真。研究结果表明：附加轮毂电机后,车身振动和车轮动载荷都会变大;说明此类汽车工程化应用之前,需要优化悬架,以适应轮毂电机的转矩波动。     

随机路面下轮毂电机偏心对电动汽车平顺性影响

为了分析轮毂电机偏心对电动汽车平顺性的影响，建立了考虑轮毂电机质量和轮毂电机激励的电动汽车平面4自由度振动模型，推导出相应的状态方程和输出向量表示，确定了平顺性评价指标.采用滤波白噪声方法建立了随机路面前轮激励，将Laplace变换和4阶对称Pade逼近相结合获得了随机路面后轮激励与随机路面前轮激励的关系，给出了典型的四相8/6极开关磁阻电机整体垂向激励的表示.实现了随机路面激励和轮毂电机激励的仿真，在B级路面上进行了4种工况的随机路面平顺性仿真和比较.结果表明，轮毂电机偏心对随机路面下电动汽车平顺性有着不可忽视的影响，设计电动汽车时需要考虑轮毂电机偏心引入的负效应.     

基于新欧洲行驶循环的轮边驱动电动汽车平顺性仿真及优化

针对某型轮边驱动电动汽车,为提高车辆平顺性能,推导其动力学微分方程,在MATLAB/Simulink中建立1/4车辆平顺性仿真模型,在新欧洲行驶循环(new european driving cycle,NEDC)工况下,以车身加速度和车轮动载荷为指标,与吸振式轮边驱动电动汽车对比其平顺性能。针对吸振式轮边驱动电动汽车,以车轮最大振动位移的最小值为目标函数对其悬架与吸振器参数进行优化设计,并进行仿真对比。仿真结果表明,优化后的吸振式轮边驱动电动汽车车身加速度均方根值降低了8. 2%,车轮动载荷均方根值下降了0. 12%,明显改善了车辆平顺性能,对改进轮边驱动电动汽车的行驶平顺性能具有一定的指导意义。     

轮毂驱动电动汽车振动负效应及抑制方法

四轮独立驱动电动汽车通过轮毂电机直接驱动车辆,电磁力输出波动直接作用于车轮和悬架,将导致车辆的动力学性能恶化。利用傅立叶级数法,建立考虑不平衡径向力的悬架系统机电耦合模型。在此基础上,提出了电磁主动悬架多目标粒子群优化设计方法,以抑制轮毂电机驱动电动汽车的振动负效应问题。研究结果表明:通过对主动悬架构型以及控制器参数的多目标优化设计,能有效削弱振动负效应,改善电动汽车的安全性和舒适性。     

基于时滞反馈控制的1/4车辆模型乘客减振研究

针对汽车在不平路面行驶时产生的振动会损伤汽车部件和影响乘客舒适性的问题,本文提出一种含时滞反馈控制的主动悬架在四分之一车模型中的减振方法。该悬架模型有三个自由度,由乘客质量、车身质量和簧下质量三部分组成。通过异步学习因子粒子群算法确定时滞控制参数,并将控制参数运用频域扫描法进行稳定性分析,最后建立含时滞反馈控制的主动悬架系统的仿真模型,仿真结果表明：与被动悬架相比,含时滞反馈的控制主动悬架无论在简谐激励还是路面激励下,乘客和车身加速度的均方根值都有明显的降低,具有较好的减振效果。含时滞反馈的控制主动悬架在改善乘坐舒适性和行驶平顺性方面具有优越性。