[發明專利]一種電動輪輪內減振系統參數優化方法

有效

• 申請號: 201711178764.X
• 申請日: 2017-11-23
• 公開（公告）號: CN107977497B
• 公開（公告）日: 2020-05-15
• 發明（設計）人: 陳書明;谷飛鴻;戢楊杰;張喆
• 申請（專利權）人: 吉林大學
• 主分類號: G06F30/17
• 分類號: G06F30/17;G06F119/14;G06F119/04
• 代理公司: 北京遠大卓悅知識產權代理事務所(普通合伙) 11369
• 代理人: 周明飛

本發明公開了一種電動輪輪內減振系統參數優化方法，包括如下步驟：步驟1：建立包含輪內減振系統的1/4減振型電動輪車輛三自由度線性振動模型和不含輪內減振系統的1/4原始電動輪車輛二自由度線性振動模型；步驟2：建立目標評價函數；步驟3：建立限制條件并尋找最優目標函數。本發明所述的電動輪輪內減振系統參數優化方法，可以時域和頻域協同優化，并優化匹配減振彈簧剛度和阻尼器阻尼系數，以降低路面激勵對輪轂電機的沖擊及車輪與車身的垂向振動，改善車輛行駛平順性和安全性。

技術領域

本發明涉及車輛輪內減振系統參數優化領域，更具體的是，本發明涉及一種電動輪輪內減振系統參數優化方法。

背景技術

減振系統如減振彈簧和阻尼吸振器等是降低車輛各系統垂向振動、提升車輛行駛平順性的重要組成部分，其主要任務是緩和路面的垂向沖擊作用，完成相鄰部件間的減振，進而保障車輛的行駛平順性與安全性，同時改善重要部件的使用壽命。對于電動輪車輛，輪轂電機驅動系統的引入增加了車輛的非簧載質量，導致車輛行駛平順性降低、道路友好性變差、輪轂電機垂向振動加劇等一系列負效應問題，這些問題極大程度地制約了電動輪車輛的發展。因此，通過在輪轂電機與車輛其它部件間加裝減振系統來抑制這種垂向負效應，進而降低電機垂向沖擊力、提升電機的使用壽命并改善車輛的行駛平順性具有重要意義。

對于電動輪輪內減振系統，常采用減振彈簧與阻尼器來實現電機垂向振動的抑制，其中合理匹配減振彈簧的彈簧剛度與阻尼器的阻尼系數是保障該系統具備優良減振性能的關鍵。在對電動輪減振系統進行參數匹配時，一方面減振系統的結構需滿足電動輪內部空間要求，另一方面減振系統的表現性能需滿足車輛行駛需求，最大程度地改善車輛多方面的行駛性能。

對于傳統車輛，評價車輛行駛平順性的主要指標為車身垂向加速度、懸架動撓度和車輪動載荷。對于電動輪車輛，路面的沖擊載荷通過輪輞等部件直接作用于電機的定轉子系統，加劇了電機的垂向振動。過大的垂向沖擊力易導致電機與輪轂等相鄰部件間的垂向撞擊及運動干涉，不僅降低了電機的使用壽命，同時惡化了車輛的行駛平順性與安全性。中國發明專利 201410493332.8和201610096580.8的研究中，所匹配的參數主要為車輛懸架系統的彈簧剛度與阻尼器的阻尼系數，選取的評價要素為影響車輛行駛平順性與操縱穩定性的指標，如車身垂向加速度、車輪動載荷等，并以各指標的加權均方根之和最小作為尋優目標函數。然而在特定工況下，當僅以各指標的加權均方根之和最小為目標函數進行參數優化時，匹配的結果表明，相比于優化前的結果，各評價指標的時域整體表現水平(均方根值)有較大程度的改善，但各指標在特定頻域內的表現水平(頻域中固有頻率處輸出與路面激勵輸入的幅值比)卻十分有限。

對于行駛平順性的評價，當車輛行駛在隨機路面時，主要以各性能指標的均方根值為依據，該方法可以反映車輛各指標在隨機路面上所有頻段激勵作用下的整體表現水平，但難以反映出該指標在特定頻段或頻率處的表現性能，尤其在車身、車輪與電機的固有頻率處。如對于電機垂向沖擊力而言，當僅以該指標的均方根值最小為評價函數進行參數匹配時，匹配結果顯示，相比于優化前的結果，該指標的時域均方根值顯著降低，但其頻域曲線卻存在顯著“尖峰”現象，即在電機的固有頻率段，電機垂向沖擊力輸出與路面激勵輸入的幅值比偏高，而在其它頻率段，該幅值比則較小。雖然從整個頻段范圍來看，電機垂向沖擊力的均方根值優化顯著，但電機固有頻率處較大的幅值比可能會嚴重影響電機的工作性能，必須施以適當措施來削弱這種“尖峰”。

發明內容

本發明的目的是設計開發了一種電動輪輪內減振系統參數優化方法，可以時域和頻域協同優化，同時優化匹配懸架彈簧剛度、懸架阻尼器阻尼系數、減振彈簧剛度和阻尼器阻尼系數，以降低輪轂電機固有頻率段路面激勵對輪轂電機的沖擊及車輪與車身的垂向振動，改善車輛行駛平順性。

本發明提供的技術方案為：

一種電動輪輪內減振系統參數優化方法，包括如下步驟：