[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

本發明公開了一種電動輪汽車底盤集成系統及其多學科優化方法，電動輪汽車底盤集成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，采用四個獨立的輪轂電機進行轉向助力和動力驅動。本發明考慮到整車在各方向上的運動相互影響，各子系統間相互作用，以轉向路感、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，以整車綜合性能為系統級目標函數，以底盤集成系統的部分結構參數為優化變量，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。

技術領域

本發明屬于轉向系統、驅動系統、懸架系統技術領域，尤其涉及一種電動輪汽車底盤集成系統及其多學科優化方法。

背景技術

電動輪汽車區別于傳統的燃油車輛，由電機和車輪集為一體的輪轂電機對四個車輪進行獨立驅動。輪轂電機直接驅動的方式簡化了傳統的動力傳遞機構，提高了傳動效率，有利于整車空間的布置和能源消耗問題，這使得電動輪汽車有很好的應用前景。

電動輪汽車底盤集成系統主要包括轉向、驅動、懸架等子系統。差動助力轉向系統按照駕駛員輸入轉矩控制左右輪輸出驅動力大小，產生繞各自主銷軸線力矩的差值進行轉向；輪轂電機驅動系統通過輪轂電機輸出轉矩直接驅動電動輪汽車，使之加速或保持勻速狀態；半主動懸架系統通過傳感器獲知路面狀況和車身姿態，調節阻尼參數的大小，保證汽車的操縱穩定性和行駛平順性。電動輪汽車底盤集成系統增強了各子系統間的聯系，提高了底盤集成化的程度。

轉向、驅動、懸架三個子系統間的運動相互作用，且各子系統對整車的轉向穩定性、轉向輕便性、經濟性、行駛平順性等均有影響，共同決定了整車綜合性能。包含了三個子系統的電動輪汽車底盤集成系統，在簡化動力學模型以提高某一整車性能的同時，其他的整車性能難免會受到影響，優化結果的實際意義也不明顯。各子系統間性能優化結果的簡單疊加并不能獲得最優的整車綜合性能，因此需要對電動輪汽車底盤集成系統進行多學科優化設計，使整車綜合性能獲得最大程度的提升。

發明內容

針對于上述現有技術的不足，本發明的目的在于提供一種電動輪汽車底盤集成系統及其多學科優化方法，以解決現有技術中電動輪汽車底盤集成系統的各子系統間性能優化結果的簡單疊加并不能獲得最優的整車綜合性能的問題。

為達到上述目的，本發明采用的技術方案如下：

本發明的一種電動輪汽車底盤集成系統，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、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、轉向軸、齒輪齒條轉向機構、連桿機構、差動轉向控制單元、左前輪輪轂電機、右前輪輪轂電機；

所述轉向盤、轉矩轉角傳感器、轉向軸、齒輪齒條轉向機構依序連接，形成轉向盤系統，完成轉矩傳遞；

所述轉矩轉角傳感器安裝在轉向軸上，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及轉向橫拉桿，二者連接；

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

所述差動轉向控制單元分別與轉矩轉角傳感器、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、右前輪輪轂電機相連，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、右前輪輪轂電機、左后輪輪轂電機、右后輪輪轂電機；輪轂電機驅動控制單元根據接收到的車速、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；