基于MATLAB的轮毂电机驱动电动汽车的平顺性研究

轮毂电机驱动技术是一种比较新颖的应用到电动汽车的驱动方式,作为新型能源汽车的一种,轮毂电机驱动车辆具有零尾气排放、传动结构简单高效、动力输出可控等诸多优点。但因轮毂电机的存在导致非簧载质量增加且电机激振力明显,导致电动车的舒适性差,操纵稳定性恶化。文章运用1/4电动车模型,应用频域分析法和时域分析法通过仿真分析振动系统在非簧载质量增加和电机运转时转矩波动引起的垂向激振力对车辆平顺性的影响。     

轮边驱动系统对车辆垂向性能影响研究

构成电动轮模块的轮边驱动系统,是非簧载质量构成的主要部件,由于引入轮毂电机,整车非簧载质量显著增加。文中根据某型号轮边驱动电动车的参数,利用均方根值和频率域分析方法,定量计算该电动车的大质量电动轮对车辆垂向性能的影响,最后在综合考虑车辆垂向性能基础上给出了该类型电动车悬架阻尼比的确定方法。     

一种带新型内置悬置系统的电动轮结构研究EI北大核心CSCD

针对现有轮毂电机驱动电动轮车辆非簧载质量增加及路面激励引起的轮毂电机气隙不均匀带来的车辆平顺性和舒适性恶化的问题,提出了一种新型内置悬置系统的电动轮拓扑结构方案。此方案通过设置橡胶衬套将轮毂电机与簧下质量弹性隔离,将电机转化为与簧上质量并联的质量,同时,利用橡胶衬套吸收路面传递给电机的振动能量,减小路面激励对电机气隙的影响,改善车辆垂向动力学特性。在建立新型电动轮车辆模型和分析悬置系统参数对车辆垂向性能影响的基础上,对有、无悬置系统的两种电动轮驱动方案进行了垂向特性对比分析。结果表明:设置橡胶衬套后,簧上质量加速度、轮胎动载荷、悬架动行程和定、转子相对位移等方面均有不同程度的改善,尤其是对定、转子的相对位移量的改善最为显著。     

抑制簧下质量负效应的轮边驱动系统研究

传统的轮毂电机轮边驱动方案因其簧下质量过大而导致车辆行驶平顺性和车轮接地性变差,针对此问题提出了电机集成式、电机摆动式两种抑制垂向振动负效应的轮边驱动电机布置方案和一种考虑到具体悬架形式和结构参数的1/4悬架垂向动力学模型。针对电机摆动式方案中电机的悬置参数进行了优化设计,并对这两种结构和轮毂电机结构的垂向动力学性能进行了仿真计算,基于Matlab和Adams软件的仿真结果,结合相关评价指标,分析了这3种系统的垂向动力学特性。结果表明,相比传统轮毂电机驱动系统,其余两种方案皆可起到抑制车辆的垂向加速度,改善车辆的平顺性和车轮接地性的作用,其中对车轮接地性的改善效果更明显,电机摆动式结构在改善垂向动力学性能上比集成式结构更有效。     

电动车辆轮毂电机减振系统设计与分析

为消除轮毂电机造成电动汽车非簧载质量增加而使车辆平顺性和安全性降低的影响,根据质量转移的方法,在电动轮内安装弹簧阻尼减振系统将轮毂电机质量变成吸振器,建立11自由度电动轮车辆整车动力学模型,并对模型进行仿真分析。结果表明,轮毂电机减振系统在满足轮毂电机垂向跳动要求的基础上,可以消除轮毂电机刚性与车轮连接给车辆带来的垂向负效应问题。     

四轮独立驱动电动汽车电动轮影响研究

为了分析轮毂电机驱动电动汽车簧下质量变大导致的垂向振动负效应问题,根据自主研发可以四轮独立驱动的轮毂电机电动汽车,建立集中电机和轮毂电机驱动汽车的1/4动力学模型,在相同路面输入下,对汽车平顺性评价指标进行对比分析,说明轮毂电机驱动下电动轮结构对车辆垂向性能的影响。研究结果证明,轮毂电机驱动汽车的车身垂向加速度和轮胎动载荷都有所增加,这种变化将对车辆的行驶平顺性造成一定程度的恶化。     

轮毂电机驱动电动汽车主动悬架最优控制研究

为解决轮毂电机驱动电动汽车因非簧载质量的增加而导致行驶平顺性降低的问题,在轮辋内安装电磁式主动悬架。建立1/4车辆悬架模型,采用二次型最优控制策略,获得电磁作动器最优控制力。利用MATLAB软件搭建悬架仿真模型,结果表明对轮毂电机驱动电动汽车主动悬架采用最优控制策略能较好地改善汽车的平顺性。     

电动轮轮内主动减振器的非线性最优滑模模糊控制

轮毂电机与车轮刚性连接会增加电动车辆的非簧载质量,影响车辆平顺性。为克服电动轮垂向振动负面影响,提出一种电动轮轮内主动减振器的非线性最优滑模模糊控制方法。建立了考虑悬架广义非线性特性的1/4车辆动力学模型,通过对非线性系统的线性化、构建最优滑模模糊调节器和逆线性化这3步实现轮内主动减振控制,并进行了对比仿真验证。结果表明:非线性最优滑模模糊控制的电动轮轮内主动减振器可有效减弱轮毂电机垂直振动负面效应,确保电动车辆具有更好的综合平顺性能。     

电动轮驱动-转向集成结构设计

目前最常用的电动轮--轮毂电机驱动型电动轮是在电动轮内安装轮毂电机,这将增加电动车的簧下质量,从而降低悬架响应的敏感度;汽车重心发生改变,汽车转向定位参数、制动滑移率的控制参数等都会发生改变,对车辆的平顺性和乘坐舒适性带来不利的影响。针对这些问题,文章设计出驱动-转向一体化的电动轮,将轮毂电机、轮内悬架、转向电机、电机悬挂装置和轮毂集成在车轮上,有效提高电动轮汽车的性能。     

轮边驱动系统对车辆垂向性能影响的研究现状

由于引入轮毂电机,使得轮边驱动电动汽车驱动系统的质量显著增加,引起整车非簧载质量相对过大,恶化了车辆垂向性能。在查阅国内外大量文献的基础上,详细介绍了对轮边驱动系统相关问题的研究现状,具体分析了非簧载质量过大对车辆垂向性能的影响以及国内外解决该问题的主要方法和效果,最后对轮边驱动系统未来发展趋势进行了展望。     

路面-电磁双激励下电动轮汽车行驶平顺性分析

为研究电动轮车辆系统在路面-电磁双重激励下的振动特性，明确轮毂电机电磁激励对车辆行驶平顺性的影响规律，建立了基于刚性连接结构的轮毂驱动式电动汽车1/4的2-DOF垂向振动动力学模型；考虑路面激励的随机性以及电磁激励的分段周期性，得到了含随机性和周期性的复杂外激励模型；采用时域分析法，得到复杂外激励下电动轮车辆平顺性评价指标即车身加速度、悬架动挠度、轮胎动载荷时间历程图，并分析了电磁激励对电动轮汽车平顺性的作用规律。结果表明：轮毂电机电磁激励对各指标的影响程度依次为车身加速度>轮胎动载荷>悬架动挠度；在加速行驶工况下，速度越快电机激励振动冲击越大，对车辆的行驶平顺性和舒适性越为不利。     

乘用车轮毂电机应用技术综述

由轮毂电机驱动的一体化电动底盘技术是未来新能源汽车模块化设计的重要方向之一,本文介绍了轮毂电机技术发展史及应用现状,探讨了簧下质量对平顺性的影响、轮毂电机应用于非独立悬架和簧下质量增大对轮辋结构件冲击载荷的关键问题,并对轮毂电机与底盘集成、分布式驱动控制及车轮大转角核心技术进行阐述。同时,展望了未来轮毂电机直驱技术应用于乘用车的发展方向。     

轮毂电机驱动电动汽车3种构型的平顺性分析

针对轮毂电机驱动电动汽车3种构型,对其平顺性问题展开研究。分别采用滤波白噪声方法和三角形凸块描述随机路面激励和脉冲路面激励。建立了轮毂电机驱动电动汽车3种构型的振动模型,确定了相应的平顺性评价指标。在随机路面和脉冲路面下,采用Matlab/Simulink仿真了轮毂电机驱动电动汽车3种构型的平顺性。研究结果表明,具有吸振结构的构型2和具有悬置结构的构型3与传统悬架的构型1相比,降低了轮毂电机驱动电动汽车随机路面和脉冲路面的平顺性评价指标。     

电动轮减振系统设计及参数优化研究

为降低电动轮对车辆垂向振动性能的负面效应,提高车辆行驶平顺性和安全性,将轮毂电机视为动力减振器,设计了车身减振型、车轮减振型和综合减振型等不同减振方案,采用粒子群优化算法对各方案中减振系统的弹簧刚度、阻尼进行优化,并利用随机路面和脉冲路面激励验证不同方案的减振效果。结果表明,经过参数优化的几种减振方案均可有效减小车轮和整车的垂向振动,优化车辆行驶平顺性,其中,轮毂电机同时与车身、车轴相连的综合减振型方案减振效果最佳。     

单斜臂悬架轮边电驱动系统的横向稳定杆设计

轮边电驱动系统是电动汽车的一种重要驱动形式。安装横向稳定杆可在不改变垂向刚度的前提下提高车辆侧向刚度,从而在保证行驶平顺性的同时改善行驶稳定性。由于单斜臂悬架轮边电驱动系统的结构和参数与传统悬架形式存在区别,因此需要在现有文献基础上推导公式和建模仿真。以电动汽车整车平台为研究对象,根据车辆实际结构和空间布置的需求,确定稳定杆的结构参数,以此提出不同刚度的横向稳定杆方案。利用Matlab/Simulink对各个方案进行建模仿真,从时域角度和频域角度分析整车系统对方向盘转角的阶跃响应特性。研究方法对于其它形式(如麦弗逊悬架、双横臂悬架等)的轮边电驱动系统横向稳定杆的设计匹配亦具有价值。     

半主动悬架磁流变液减振器研究

针对Passat B5轿车前悬架,开发了双筒滑阀式磁流变液减振器,提出了簧载质量的绝对速度及其与非簧载质量间的相对运动速度估计算法,利用实测悬架参数和磁流变液减振器的非线性阻尼力特性,建立了带磁流变液减振器的半主动悬架模型。沥青路面试验结果表明:相对于被动悬架,采用磁流变液半主动悬架后车辆平顺性改善大于10%。     

附加气室容积可调空气悬架多目标参数匹配

将二次寻优方法应用于附加气室容积可调空气悬架系统参数匹配中,构建附加气室容积可调空气悬架系统的1/4车辆模型,并通过台架试验对模型进行验证。利用遗传算法,以不同工况下的车辆行驶平顺性为目标,渐进完成附加气室容积、减振器阻尼的参数匹配。分析匹配后的车辆综合性能表明,簧上质量垂向加速度得到有效抑制,轮胎动载荷及悬架动行程控制在允许范围内,车辆在多种工况下的综合力学性能改善。     

基于观测器的半主动悬架仿真和实车控制

基于Kalman滤波算法设计了一个状态观测器,利用测得的簧载和非簧载质量加速度信号估计半主动悬架的簧载质量绝对速度以及簧载和非簧载质量之间的相对速度,并且基于这两个速度构建了天棚控制策略.仿真和实车试验表明,该状态观测器能较准确地估计这两个速度信号;与被动悬架相比,天棚控制有效提高了悬架的平顺性.     

半主动空气悬架模糊控制的仿真研究

对采用模糊控制的汽车半主动空气悬架系统进行了仿真研究。建立了1／4车辆二自由度动力学模型并以其为仿真对象,设计了模糊控制器,以B级路面作为随机输入,进行了计算机仿真分析。仿真结果表明,在采用模糊控制方法后．车辆悬架可以很好地降低簧载质量的垂直加速度,从而使车辆行驶的平顺性和乘坐舒适性得到了提高。     

最小均方自适应控制汽车主动悬架的仿真

根据汽车行驶平顺性和操纵稳定性的评价方法，确定簧上质量的加速度、车轮与地面间的动载荷以及簧上、簧下质量的动挠度为评价指标。选择LMS自适应滤波算法，通过调整自适应滤波器的权系数使二次性能指标达最小。针对简化的车辆模型，经过大量的仿真计算，确定主动悬架系统LMS自适应控制策略不仅计算简单，而且3项评价指标均得到显著的降低。结果分析表明，LMS自适应控制策略理论上在主动悬架系统中的应用是切实可行的。