[發明專利]一種電動輪汽車底盤集成系統的多學科優化方法

有效

• 申請號: 201810109714.4
• 申請日: 2018-02-05
• 公開（公告）號: CN108216363B
• 公開（公告）日: 2023-05-23
• 發明（設計）人: 王云琦;趙萬忠;王春燕
• 申請（專利權）人: 南京航空航天大學
• 主分類號: B62D11/00
• 分類號: B62D11/00;B62D11/04;B60L15/20;B60G17/016
• 代理公司: 江蘇圣典律師事務所 32237
• 代理人: 賀翔

1.一種電動輪汽車底盤集成系統的多學科優化方法，基于電動輪汽車底盤集成系統，系統包括差動助力轉向系統，輪轂電機驅動系統和半主動懸架系統；

所述差動助力轉向系統包括轉向盤(1)、車速傳感器、車身側向加速度傳感器、橫擺角速度傳感器、轉矩轉角傳感器(2)、轉向軸(3)、齒輪齒條轉向機構(4)、連桿機構、差動轉向控制單元(12)、左前輪輪轂電機(9)、右前輪輪轂電機(5)；所述轉向盤(1)、轉矩轉角傳感器(2)、轉向軸(3)、齒輪齒條轉向機構(4)依序連接，形成轉向盤系統，完成轉矩傳遞；

所述轉矩轉角傳感器(2)安裝在轉向軸(3)上，測量轉向軸的轉矩輸入和轉角輸入；

所述連桿機構包括轉向主銷(10)及轉向橫拉桿(11)，二者連接；

所述齒輪齒條轉向機構(4)通過連桿機構分別與左前輪輪轂電機(9)、右前輪輪轂電機(5)的車軸相連；

所述差動轉向控制單元(12)分別與轉矩轉角傳感器(2)、車速傳感器、車身側向加速度傳感器、橫擺角速度傳感器、左前輪輪轂電機(9)、右前輪輪轂電機(5)相連，根據接收到的轉向軸轉矩、轉向軸轉角、車速、車身側向加速度、橫擺角速度及向左前輪輪轂電機、右前輪輪轂電機發送指令，以分配相應的驅動力矩；

所述輪轂電機驅動系統包括輪轂電機驅動控制單元(8)及分別與之連接的車速傳感器、油門踏板位置傳感器、左前輪輪轂電機(9)、右前輪輪轂電機(5)、左后輪輪轂電機(7)、右后輪輪轂電機(6)；輪轂電機驅動控制單元(8)根據接收到的車速、油門踏板被踏下行程及所處位置及向左前輪輪轂電機、右前輪輪轂電機、左后輪輪轂電機、右后輪輪轂電機發送指令，以分配相應的驅動力矩；

所述油門踏板位置傳感器測量油門踏板被踏下行程及所處位置；

所述半主動懸架系統包括車身振動加速度傳感器、懸掛質量(13)、彈性元件(17)、連續可調阻尼器(14)、車輪質量(16)和半主動懸架控制單元(15)；

所述車身振動加速度傳感器測量車身振動加速度；

所述彈性元件(17)和連續可調阻尼器(14)并聯連接，安裝在懸掛質量(13)和車輪質量(16)之間；

所述半主動懸架控制單元(15)分別與車身振動加速度傳感器、連續可調阻尼器(14)相連，其根據接收到的車身振動加速度，感知路面狀況和車身姿態，向連續可調阻尼器發出指令，調節阻尼大小；

其特征在于，包括以下步驟：

步驟1)：建立整車三自由度模型、差動助力轉向系統模型、輪轂電機驅動系統模型和半主動懸架系統模型；

步驟2)：基于已建立的上述模型，推導轉向路感、轉向靈敏度、轉向能耗、驅動能耗、懸架平順性的具體量化公式；

步驟3)：選定轉向路感、轉向靈敏度、轉向能耗、驅動能耗和懸架平順性為子系統級目標函數，整車綜合性能為系統級目標函數，選取設計變量，設置約束條件，建立電動輪汽車底盤集成系統多學科優化模型；

步驟4)：基于電動輪汽車底盤集成系統多學科優化模型，采用結合拓撲解耦的多學科優化方法和螢火蟲優化算法，對電動輪汽車底盤集成系統進行多學科優化，并根據優化結果對電動輪汽車底盤集成系統的相應參數作調整。

2.根據權利要求1所述的電動輪汽車底盤集成系統的多學科優化方法，其特征在于，所述步驟1)中的整車三自由度模型為：

其中，各項系數表示為：

式中，m為整車質量，m_s為簧載質量，u為車速，h為汽車質心高度，I_x為整車繞x軸轉動慣量，I_z為整車繞z軸轉動慣量，I_xz為整車繞x、y軸慣性積，ω_r為橫擺角速度，β為質心側偏角，為車身側傾角，δ為前輪轉向角，a,b分別為汽車質心到前、后軸距離，k₁,k₂分別為前、后輪側偏剛度，E₁,E₂分別為前、后側傾轉向系數，K_a為輪轂電機轉矩系數，K_m為輪轂電機轉矩增益差值，K_s為轉矩轉角傳感器剛度，nl為轉向拉桿到前輪傳動比，r為車輪半徑，D₁,D₂分別為前、后懸架阻尼系數，分別為前、后懸架側傾角剛度。