[發明專利]一種基于電磁主動饋能懸架的提升輪轂驅動汽車性能的方法

在審

• 申請號: 202010414024.7
• 申請日: 2020-05-15
• 公開（公告）號: CN111709163A
• 公開（公告）日: 2020-09-25
• 發明（設計）人: 張鶴曦;戴建國;王程;朱建輝;鞠佳;談笑昊;金浩;薛長健;殷斕
• 申請（專利權）人: 淮陰工學院
• 主分類號: G06F30/23
• 分類號: G06F30/23;G06F30/15;G06F30/17;G06F111/10;G06F111/06
• 代理公司: 淮安市科文知識產權事務所 32223
• 代理人: 謝觀素

1.一種基于電磁主動饋能懸架的提升輪轂驅動汽車性能的方法，其特征在于，主要包括如下步驟：

S1：從車輛動力學與振動理論出發，建立整車非線性動力學耦合模型，分析電動汽車懸架的振動規律；

S2：基于動圈式電磁直線執行器原理，建立電磁直線饋能懸架的磁路模型與有限元仿真模型，分析饋能懸架電磁特性與減振性能的主要影響因素，并從尺寸參數、材料選擇以及結構布置對饋能懸架展開優化設計；

S3：建立饋能懸架四象限運行數學模型，確定輪轂驅動電機類別，并建立等效磁路模型，對輪轂驅動電機展開磁路與結構的匹配設計；

S4：分析電磁直線饋能懸架與輪轂電機的兼容性，采用優化算法對電磁直線饋能懸架與輪轂電機進行集成優化研究，找到最優控制策略。

2.根據權利要求1所述的基于電磁主動饋能懸架的提升輪轂驅動汽車性能的方法，其特征在于，所述S1中整車非線性動力學耦合模型從車輛縱向動力學、車輛行駛動力學、車輛操縱動力學以及振動理論出發，且忽略空氣動力學對汽車動態特性的影響，將車身系統視為剛性的簧載質量，調整并輸入路面模型數據與車輛相關技術參數，分析車輛在不同行駛工況下電動汽車懸架的振動特性。

3.根據權利要求1所述的基于電磁主動饋能懸架的提升輪轂驅動汽車性能的方法，其特征在于，所述S2中電磁直線饋能懸架包括饋能存儲單元、電磁直線執行器以及電磁直線執行器控制單元，所述電磁直線執行器為電磁直線饋能懸架的核心驅動與饋能裝置，其永磁體采用了Halbach陣列的布置方式，所述饋能存儲單元采用超級電容器；所述電磁直線饋能懸架采用升壓型DC-DC轉換器來提升低饋能電壓，并利用電磁直線執行器的電樞電感作為升壓電感，所述電磁直線執行器控制單元采用H橋式PWM變換器。

4.根據權利要求1所述的基于電磁主動饋能懸架的提升輪轂驅動汽車性能的方法，其特征在于，所述S3中的輪轂驅動電機類別為AFPM盤式電機。

5.根據權利要求1所述的基于電磁主動饋能懸架的提升輪轂驅動汽車性能的方法，其特征在于，所述S3中饋能懸架四象限運行數學模型工作原理為：電磁直線執行器在車輛行駛過程中在四象限中切換運行，電磁直線執行器在第一象限和第三象限處于主動控制狀態，在第二象限和第四象限處于被動饋能狀態，懸架在無主動控制需求時主要運行于第二象限與第四象限中，當給予主動控制激勵時，在第一象限和第三象限中工作。

6.根據權利要求1所述的基于電磁主動饋能懸架的提升輪轂驅動汽車性能的方法，其特征在于，所述S3中輪轂驅動電機展開磁路與結構的匹配設計包括：

1）基于磁路法分析電機的基本電磁關系，建立等效磁路模型，完成電機的主要尺寸計算與磁極設計；

2）借助電磁場有限元仿真軟件建立輪轂電機的3D瞬態電磁場仿真模型，由仿真得到的磁感應強度分布、氣隙磁密大小、反電動勢波形以及輸出轉矩變化分析電機的動態特性；

3）對電機的結構尺寸采用田口品質工程法進行參數化分析，尋求使電機動態特性達到最優的設計參數。

7.根據權利要求1所述的基于電磁主動饋能懸架的提升輪轂驅動汽車性能的方法，其特征在于，所述S4中尋找最優控制策略步驟包括：

1）建立電動汽車數值仿真模型；

2）嵌入電磁直線饋能懸架與輪轂電機模塊，輸入外界激勵與環境變量；

3）根據優化算法模塊給定的可控參量作為電動汽車系統模型的輸入量，經電動汽車數值仿真模型計算得到的目標值反饋至優化算法模塊，進行微粒群體初始化、適應度評價、交叉變異以及最優位置計算優化運算，直到迭代出現最優值為止。

8.根據權利要求7所述的基于電磁主動饋能懸架的提升輪轂驅動汽車性能的方法，其特征在于，所述優化算法模塊為遺傳算法與粒子群算法相結合的優化算法。