[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

本發明涉及電動汽車輪轂驅動技術領域，公開了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，包括1）建立整車動力學模型；2）建立饋能懸架磁路模型展開有限元分析，進行參數優化；3）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；4）分析電磁直線饋能懸架與輪轂電機的兼容性，通過優化算法找到最優控制策略。與現有技術相比，本發明綜合考慮電磁饋能懸架的饋能特性，深入研究輪轂電機電磁關系及動態特性，獲得電磁直線饋能懸架與輪轂電機的集成控制與系統優化的方法。在實際應用后，將直觀感受到對汽車乘坐舒適性、操穩性和安全性等綜合性能改善，進而帶來較大的經濟效益。

技術領域

本發明涉及電動汽車輪轂驅動技術領域，特別涉及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。

背景技術

能源資源日益匱乏，環境污染越發嚴重是當今社會發展面臨的兩大主要問題，也是制約傳統汽車發展的重要瓶頸。大力推進傳統汽車節能減排和新能源汽車產業化，將成為當前汽車產業亟需解決的重大課題，也是推動汽車產業可持續發展的緊迫任務。在全球汽車產業轉型升級的關鍵過渡時期，我國汽車行業應抓住契機，大力發展電動汽車，解決關鍵問題，掌握核心技術，在未來全球汽車產業競爭中占得先機，力爭行業領先地位。

車輛的驅動形式多種多樣，而采用輪轂電機作為電動汽車的驅動裝置具有諸多優點，如輪轂電機的扭矩精度高、響應快、能量可回收等特點為電動汽車的平順性、操穩性與節能性的綜合控制提供了有利的條件，但同時輪轂的空間限制為電機與其它底盤系統的集成安裝帶來的挑戰。車輛的懸架結構決定著汽車的行駛平順性、乘坐舒適性和安全性。傳統懸架始終只能在滿足平順性與操穩性的矛盾中進行折中，不能完全達到懸架控制的理想目標。主動懸架系統通過控制懸架的阻尼和剛度，可使車輛的懸架特性適應于道路狀況與行駛狀態，從而滿足車輛行駛平順性和操縱穩定性的需求。然而主動懸架系統存在嚴重的能量消耗問題，限制了其進一步地發展。具有饋能特性的電磁主動懸架作為一種高效的饋能型懸架，具有做動頻率寬、控制精度高以及能量可回收等優點。將具有主動特性的電磁饋能懸架應用至輪轂驅動電動汽車，可充分發揮電磁主動懸架的優勢，改善輪轂電機帶來的車輛舒適性、操穩性及安全性等問題，并利用饋能技術提高整車的能量利用率，降低能量損耗，最終有效提升電動汽車的綜合性能。

目前雖已有學者在電磁直線饋能懸架對輪轂驅動電動汽車的性能改善方面開展研究，但關于懸架系統與輪轂電機的匹配和集成優化方面尚無明確技術方案提出，仍存在關鍵技術難點。

發明內容

發明目的：針對現有技術中存在的問題，本發明提供一種具有饋能特性的電磁主動懸架提升輪轂驅動汽車的綜合性能的方法，從設計饋能懸架的電磁、結構以及控制單元等方面，建立輪轂電機的多場聯合仿真模型，提出有效的集成控制策略以充分發揮饋能懸架與輪轂電機的工作特性，最終提升電動汽車的綜合性能。

技術方案：本發明提供了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，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。