[发明专利]一种轮毂驱动电动汽车悬架系统与减振元件参数匹配优化设计方法

说明书

一种轮毂驱动电动汽车悬架系统与减振元件参数匹配优化设计方法，其技术方案如下：根据轮毂驱动电动汽车具体结构建立车辆动力学分析模型；建立路面不平度及轮毂电机电磁力模型数学模型；综合考虑车辆不同运行路况、车速及载荷工况，以定转子相对位移量、车身俯仰角加速度及垂向振动加速度最小为优化目标，以悬架动挠度、轮胎动载荷、悬架阻尼参数、减振元件性能参数和减振元件变形量为约束条件，对悬架系统和减振元件参数进行优化匹配；对优化结果有效性进行验证，若不满足，则重新进行匹配，若满足要求，则获得最终设计方案。采用所提出的优化设计方法对悬架系统和减振元件进行参数优化匹配，可以实现车辆多种工况下的多目标性能的有效改善。

技术领域

本发明属于电动汽车优化设计领域，尤其涉及一种轮毂驱动电动汽车悬架系统与减振元件优化设计方法。

技术背景

分布式轮毂电机驱动电动汽车将电机、减速机构、制动器等部件集成于车轮内，这种新型底盘结构使车辆非簧载质量增加，同时，来自路面激励还会造成电机气隙的不均匀现象，这将导致轮毂电机引起的振动激励进一步恶化，给车辆的平顺性和接地安全性带来不利影响。如何减小甚至消除这种影响已成为轮毂电机驱动电动汽车发展所必须解决的关键问题之一。

悬架性能对车辆平顺性、乘坐舒适性及操纵稳定性等都有很大影响，而轮毂驱动电动汽车减振元件的设置主要是为了解决轮毂电机驱动车辆非簧载质量增加和电机气隙不均匀问题。两者之间不同的匹配，可以得到不同的传递特性和减振效果，提升车辆性能的关键在于通过悬架系统和减振元件的合理匹配，可以有效的降低和衰减外部激励引起的振动。而参数优化匹配的初衷是希望所设定的性能指标在所有车辆运行工况下都能达到最优状态。但在不同路面、车速及载荷工况下工作，车辆性能达到最佳所要求的参数匹配是不同的，因此，上述这种理想状态实际上是不可能实现的。在进行参数优化匹配时，需要根据实际情况，从中找到能兼顾各种工况的最优折中值。

基于此，本发明提出了一种轮毂驱动电动汽车悬架系统与减振元件优化设计方法，此设计方法综合考虑了车辆运行路况、车速及载荷工况等多个影响因素，以定转子相对位移量、车身俯仰角振动加速度及车身垂向振动加速度为优化目标，对悬架系统和减振元件参数进行路面不平度及轮毂电机电磁力复合激励下的优化匹配设计。该方法对于解决引入轮毂电机等车辆非簧载质量增加引起车辆平顺性和舒适性问题研究有重要意义，同时为轮毂电机驱动电动汽车的优化设计提供了可借鉴的方案、方法。

发明内容

本发明的目的在于针对轮毂驱动电动汽车非簧载质量增加及路面激励和电磁激励引起的车辆振动恶化问题，提出一种轮毂驱动电动汽车悬架系统与减振元件优化设计方法。此设计方法可以综合考虑了辆运行路况、车速及载荷工况等多个影响因素，以定转子相对位移量、车身俯仰角振动加速度及车身垂向振动加速度为优化设计目标，对悬架系统和减振元件参数进行路面不平度及轮毂电机电磁力复合激励下的优化匹配，以期达到降低和衰减外部激励引起的车辆振动，使车辆的各项性能指标能够兼顾多种实际的运行工况。

本发明的目的通过如下技术方案实现：

根据轮毂驱动电动汽车具体结构建立车辆动力学分析模型；建立路面不平度及轮毂电机电磁力模型数学模型；建立轮毂驱动电动汽车单工况多目标下参数优化匹配设计问题模型的，具体包括：优化匹配设计变量的确定、约束条件的确定和单工况多目标参数匹配优化设计函数的表达；结合所建立的单工况多目标参数匹配优化设计函数，考虑车辆多工况问题，确定轮毂驱动电动汽车多工况多目标下参数优化匹配优化设计函数的表达；利用所建立的多工况多目标参数匹配优化设计函数，采用合适的优化计算方法进行轮毂驱动电动汽车悬架系统与减振元件参数匹配优化设计；利用所建立的轮毂驱动电动汽车动力学分析模型，对优化匹配结果的有效性进行验证；若优化结果能有效提高车辆的动力学性能，此时输出优化匹配变量最终优化值，结束优化过程；若优化结果不满足设计要求，则更新优化匹配设计变量，重新进行优化匹配，直至优化结果满足设计要求，结束优化过程。