[發明專利]一種輪轂驅動系統多場耦合建模方法

在審

• 申請號: 201810109327.0
• 申請日: 2018-02-05
• 公開（公告）號: CN108416101A
• 公開（公告）日: 2018-08-17
• 發明（設計）人: 譚迪
• 申請（專利權）人: 山東理工大學
• 主分類號: G06F17/50
• 分類號: G06F17/50
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

本發明公開一種輪轂電機驅動系統的多場耦合建模方法，其技術方案如下：根據輪轂電機驅動系統具體結構和所研究問題進行分析；確定輪轂電機驅動系統所涉及到的各物理場；采用合適的建模方法建立輪轂電機驅動系統各物理場分析模型，并對所建模型的正確性進行驗證；從局部兩場耦合模型入手，對各物理場的耦聯機理進行分析；根據分析結果確定各物理場的耦合形式，并將全局多場耦合問題進行解耦，劃分為一系列子問題(子模塊)處理；建立子問題的耦合分析模型，并對其有效性進行驗證；將所建所有子問題模型進行耦合，建立全局耦合分析模型。本發明提出的建模方法在考慮多場相互作用的同時，較好的兼顧了模型的精度和求解的難度，有較強的適用性。

技術領域

本發明涉及電動汽車純電動驅動領域，尤其涉及一種輪轂電機驅動系統的多場耦合建模方法。

技術背景

輪轂電機驅動系統將輪轂電機、減速機構、制動器等高度集成布置于車輪內，新型底盤結構的引用，使傳動系統簡化，傳動效率提高，有效利用空間增大提高了車輛的通過性能。而作為輪轂電機驅動電動汽車的核心技術，輪轂電機驅動系統性能的優劣，將直接影響各驅動輪的驅動/制動性能和整車的行駛性能。因此，為了能夠獲得輪轂電機驅動系統的各向性能特性，在設計及應用階段對其性能進行分析是必不可少的，而性能分析的前提是建立合適的分析模型。但輪轂電機驅動系統將輪轂電機、減速機構、制動器等高度集成于車輪內，狹小的空間內涉及到結構、電磁、熱、流等多個物理場的作用，各物理場相互作用、相互影響，這無疑大大增加了輪轂驅動系統的建模難度。尋求適用于輪轂電機驅動系統多場耦合問題的建模方法，不僅對于提高輪轂電機驅動系統乃至整車行駛性能具有至關重要的作用，而且對于提高輪轂驅動系統設計效率、設計精度及完善輪轂電機驅動車輛設計理論都具有重要的理論意義和實用價值。

目前，輪轂電機驅動車輛的研究還處于起步階段，對于輪轂電機驅動系統的性能研究也大多是針對某一物理場進行分析和設計。但實際上，在輪轂電機驅動系統的多個物理場存在復雜的交叉耦合關系，結構場是關聯性最大的場，所有場將隨著結構場的變化而重新分布；同時，溫度場也是影響范圍較為廣泛的場，幾乎所有的場在不同程度上都受到了溫度的影響；另外，電磁場對結構場和溫度場、流場對結構場和溫度場也有影響作用，分析中應該考慮多物理場的耦合作用。但是如果建模過程將所有的耦合關系均考慮去，一方面會導致模型過于復雜，參數含量較多，使得確定參數與給定系統動態特性的相關性就變得復雜繁瑣，不易找到參數與系統動態特性之間的關系和規律；另一方面，會使模型狀態變量增多，階次較高，對這類高階系統進行計算仿真是比較困難的。

發明內容

本發明的目的在于針對現有輪轂電機驅動系統存在的多場耦合建模方面的難點，提供一種高效、可靠且適合于的輪轂電機驅動系統的多場耦合建模方法。該方法從局部兩場耦合模型入手，通過場內場間耦合特性分析結果，在不顯著降低分析精度的前提下，對物理模型依據一定原則進行適當的解耦，從而得到一個既合乎分析精度要求又滿足仿真能力限制的簡化的多場耦合分析模型。同時，由于輪轂驅動系統過于復雜，全局耦合一般也無法用準確的數學模型描述，因此，引入模塊化建模方法，在明確輪轂電機驅動系統的目標性能和分析系統性能影響因素的基礎上，根據系統中涉及的物理場、關系、耦合形式等對復雜系統進行分解，將全局問題劃分為與系統目標性能有關的所要計算的子模塊(子問題)，建立子模塊的耦合模型并求解；在此基礎上，分析子模塊之間的耦聯關系，繼而建立多場耦合全局分析模型。

本發明的目的通過如下技術方案實現：

根據輪轂電機驅動系統具體結構和所研究問題進行分析；根據分析結果，確定輪轂電機驅動系統所涉及到的各物理場；繼而采用合適的建模方法建立輪轂電機驅動系統各物理場分析模型，并對所建模型的有效性和正確性進行驗證；從局部兩場耦合模型入手，對各物理場的耦合關系和耦聯機理進行分析；根據分析結果，確定各物理場的耦合形式，并將全局多場耦合問題進行解耦，劃分為一系列子問題(子模塊)處理；進而從子問題著手，建立子問題(子模塊)的耦合分析模型，并對其有效性進行驗證；最終，將所建所有子問題(子模塊)模型進行耦合，建立全局耦合分析模型。