电动轮减振系统集成设计、参数匹配及其优化控制

电动轮驱动系统在简化车辆底盘结构,提高驱动效率的同时,增加了车辆非簧载质量,导致车辆行驶平顺性降低。传统悬架控制中常用的LQR最优控制算法受其权重系数的影响较为明显,其权重系数的选取方法主要是依靠经验设计,这不仅加大工作量,而且无法保证系统达到最优。文中提出一种针对外转子轮毂电机的电动轮减振系统设计方案,并基于粒子群优化算法对该减振系统进行参数匹配,使得该系统满足轮内被动减振的要求。然后,采用基于粒子群优化权重系数的LQR控制方法,设计LQR优化控制器对电动轮内减振系统和车辆悬架进行综合控制,进一步优化车辆平顺性和电动轮振动性能。最后,基于MATLAB/Simulink软件的仿真分析表明:所设计的轮内减振系统和车辆主悬架在基于粒子群的LQR控制下,能有效降低车身垂向加速度和电机冲击力,改善车辆和电动轮的垂向振动性能。     

轮毂电机驱动电动汽车的侧翻稳定性分析与控制

针对轮毂电机驱动电动汽车非簧载质量与侧倾稳定性之间的非线性关系,分析不同路面激励下非簧载质量对轮毂电机驱动电动汽车侧翻稳定性的影响,提出分层防侧翻控制策略。考虑轮毂电机驱动电动汽车四轮独立驱动特点,建立包括主动悬架在内的汽车侧翻动力学模型,确定适用于不平整路面的绊倒型侧翻因子;以某轮毂电机驱动SUV为对象,分析非簧载质量与侧翻稳定性之间的关系;根据四轮独立驱动的特点,设计分层控制器,选取典型汽车侧翻工况进行实例仿真。研究结果表明:在平整路面上,非簧载质量与车辆侧翻稳定性成正态分布关系;在不平整路面上,非簧载质量对车辆侧翻稳定性的影响存在耦合关系;提出的防侧翻分层控制器,可有效提升车辆在不平整路面行驶时的防侧翻能力。     

复合激励下两种类型电动汽车的行驶平顺性分析

为对比分析不同路面激励与电机垂向电磁激振力共同作用下,集中电机驱动和轮毂电机驱动汽车行驶的平顺性,建立集中电机驱动和轮毂电机驱动的1/2、4-DOF汽车模型;考虑汽车行驶时受到的多种路面激励和电磁垂向激振力作用,借助时域图和PSD方法,从时域和频域两方面仿真分析两种电动汽车驱动形式对汽车平顺性的影响规律。研究结论表明：轮毂电机驱动汽车的接地性与行驶平顺性相对较差,需进一步研究轮内电机悬置构型,以达到合理轻量化的要求。     

电机充当动力吸振器的轮边驱动系统研究

轮边电驱动系统具有传动高效、结构紧凑的优点,但也存在由于非簧载质量较大而影响平顺性、操稳性的问题。以一种将轮边电机充当动力吸振器的轮边减速式驱动系统为对象进行分析。该系统通过将电机转化为动力吸振器,既减小了簧下质量,又改善了电动汽车的平顺性及接地性。     

一体化单摆臂悬架-同步带传动轮边电驱动系统的设计与分析

现有分布式驱动电动汽车的轮边驱/传动系统簧下质量笨重、系统成本过高,成为制约其技术进步和推广应用的主要瓶颈。本文通过对轮边电机、同步带传动装置与单摆臂悬架一体化机构的结构设计与分析,提出了有效减小轮边驱/传动系统垂向振动负效应的机构原理,并进行了单摆臂悬架系统运动学仿真,验证了轮边电驱动系统质心位置对汽车平顺性有较大影响。     

分布式电动汽车操纵稳定性仿真分析

基于Carsim/Simulink对轮毂电机式电动汽车操纵稳定性的研究,建立轮毂电机式电动汽车的整车模型。通过分析在同一实验工况下轮毂电机驱动电动汽车和传统汽车对操纵稳定性的区别。通过对轮毂电机式电动汽车的非簧载质量、行驶速度、路面摩擦系数仿真分析,从而确定主要影响稳定性的因素。另外通过双移线仿真实验仿真实验分析该模型的优劣。主要通过轮毂电机式电动汽车的侧向加速度、横摆角速度和质心侧偏角等参数评价确定其操纵稳定性。     

等长双横臂悬架轮边驱动机构的设计

随着电动汽车的迅速发展,如何使其驱动系统效率更高、能耗更低,行驶更加平顺稳定。本文针对等长双横臂悬架特点,通过ADAMS软件对电动汽车转向轮与非转向轮的轮边驱动机构予以了全面的优化设计;以进一步降低电动汽车非簧载的效能,进而全面提升驱动系统效率,使汽车行驶更加平顺稳定。     

电动汽车机-电-路耦合系统建模及动力学分析

轮毂电机驱动的电动汽车簧下质量大导致轮胎动载荷增加,电机电磁力也会加剧车辆振动,同时车辆和道路通过动态轮胎力相互耦合.为了探究电动汽车的振动机理,建立电动汽车机-电-路耦合系统非线性动力学模型,考虑悬架刚度、阻尼和轮胎刚度的非线性,并在传统路面不平顺激励的基础上叠加了轮毂电机的电磁激励和车路耦合引起的路面二次激励.解析推导电机电磁激励的表达式,建立轮毂电机三维实体有限元模型,计算磁通分布及电磁转矩,验证理论结果的有效性.利用模态叠加法推导了两端简支黏弹性地基梁的垂向位移响应,将其作为路面二次激励引入耦合系统模型.以车身加速度、悬架动挠度、轮胎力和轮胎四次幂合力作为评价指标,分析电磁激励、路面二次激励、车速和车辆非线性对车辆平顺性和道路友好性的影响.研究发现,车辆非线性对车辆振动和道路友好性的影响最大,电磁激励的影响次之,路面二次激励的影响较小;车辆高速行驶时,车身振动加剧且车辆载荷对道路损伤的影响更为显著;路面越平坦,以上三个因素的影响越大.所提出的车辆与电机、道路一体化建模思路,可为电动汽车动态设计和道路友好性研究提供借鉴.     

基于ADAMS/Car软件研究轮毂电机驱动电动汽车的平顺性

ADAMS/Car软件是以多体动力学为理论基础的,通过应用ADAMS建立研究轮毂电机驱动电动汽车所需的模型。如整车模型、电机模型、路面模型和悬架模型等。ADAMS/Car提供了所有的悬架模型操纵性和平顺性参数,这可以在新车的开发阶段全面的掌握悬架的各项指标,这对参数的优化有着重要的作用。该软件进行仿真的研究方法可以为工程实际应用问题提供有价值的参考,具有积极的工程实际作用,通过改变非簧载质量的对轮毂电机驱动电动汽车进行仿真,仿真结果进行了详细的分析。     

以电机为动力吸振器的轮边驱动系统设计

为解决传统的轮边驱动系统簧下质量过大而引起的负效应,将轮毂电机不仅作为驱动元件,还充当动力吸振器质量单元,使得电机从簧下质量直接转变为了动力吸振器质量,动力吸振器不再受限于车轮空间和整车质量;同时减小了轮边驱动系统的簧下质量,车辆的垂向性能尤其是轮胎接地性能得到了提高。     

[分布式驱动电动汽车动力学控制]轮毂电机驱动电动汽车的侧翻稳定性分析与控制

To figure out the non-linear relationship between the unsprung mass and rollover stability of in-wheel motor drive electric vehicles, the effects of the unsprung mass on rollover stability in different road excitations were analyzed and an anti-rollover control strategy was investigated. First, taking the characteristics of four-wheel independent drive into consideration, the rollover dynamics vehicle models including the active suspension were established, and the rollover index suitable for uneven road was determined. Next, taking an in-wheel motor drive SUV as an example, the effects of unsprung mass on the vehicle roll stability were verified respectively. Finally, hierarchical controllers were designed based on the distributions of the four wheels driving torques. And some simulation tests with typical manoeuvres were also conducted to evaluate the proposed control method. The results show that, the unsprung mass and the rollover stability form a normal distribution on flat road, however, once existing road excitation, there is complex coupling relationship among the effects of unsprung mass and rollover stability. With the hierarchical rollover prevention controller, the vehicle rollover maybe avoided effectively.     

轮毂电机驱动汽车侧向稳定性底盘协同控制

轮毂电机驱动汽车可以通过差动驱动抑制车辆横摆和侧倾运动,从而提高车辆侧向稳定性,但受轮毂电机力矩和地面附着力约束的限制,作用效果薄弱。为提升车辆侧向稳定性控制效果,提出综合差动驱动、主动转向和主动悬架的车身横摆与侧倾稳定性底盘协同控制方法。根据轮毂电机驱动汽车特点,对其侧向失稳机理进行分析,基于模型预测控制设计前轮主动转向控制器;利用所提出的变系数指数趋近率求解期望横摆控制力矩,基于最优控制算法计算侧倾控制力矩;最后,构建集成差动驱动、主动转向和主动悬架的侧向稳定性控制器并完成整车侧向稳定性协同控制仿真验证。研究表明,所提出的底盘协同侧向稳定性控制方法可以有效控制车辆的横摆和侧倾运动,使其收敛于理想控制域,为轮毂电机驱动车辆的主动安全性控制提供了理论支持。     

基于电动轮技术的电动汽车调速研究

电动汽车已经逐渐步入现代汽车市场,关于电动汽车的驱动技术也出现了很多新的方案,其中电动轮技术以其优越的动力性,紧凑的布置形式在电动汽车领域越来越受到重视,并已经投入实际应用,但是为使电动汽车具有较好的使用性能,驱动电机应具备较宽的调速范围,从目前比较常用的调速方案以及未来的发展方向探讨电动轮电动汽车的调速方法.     

轮边驱动电动车大质量电动轮垂向振动负效应主动控制

根据某型号轮边驱动电动车的悬架特性参数,建立了该车的被动悬架和主动悬架模型,全面分析非簧载质量过大引起的垂向振动负效应,研究主动悬架解决该项问题的有效性．研究表明:大质量电动轮垂向振动负效应主要表现为车轮动载荷过大,汽车行驶安全性降低;基于线性二次最优控制理论的主动悬架对于解决垂向振动负效应效果明显．     

基于垂向性能研究的新型悬架参数设计

设计了一种用于四轮独立转向独立驱动电动轿车的独立悬架,该悬架采用双横臂、螺旋弹簧结构,悬架连接带轮毂电机的大质量电动车轮。对悬架系统进行简化,建立了悬架二自由度振动模型,采用均方根值分析方法,计算出振动系统的频率响应函数及振动响应的均方根值(包括车身加速度均方根值、车轮相对动载荷均方根值及悬架动挠度均方根值),基于悬架参数对电动车辆垂向性能的研究,提出了新型悬架弹簧刚度和减振器阻尼系数的设计方法,结合仿真及实验验证了设计方法的合理性。     

电动汽车用高性能直驱轮毂电机研制

直驱轮毂电机因其作为分布式驱动电动汽车一种动力构型的诸多优点而广受关注。然而轮毂电机技术要求高,且多物理域深度强耦合,设计及制造难度大,我国尚无比肩国际的高性能轮毂电机标杆产品。对标国际一流产品,提出采用机、电、热、磁多物理域联合设计的方法应用于直驱轮毂电机的设计,结合拼块铁心工艺、一体注塑混合绝缘骨架技术、精密排绕线技术、高导热灌封胶及一体化灌封工艺、轻量化结构等先进制造工艺技术研制了一款高性能直驱轮毂电机。该电机的转矩密度和功率密度分别达到了21.3 N·m/kg和2.2 kW/kg,基本接近国际一流水平,验证了所提方法及相关技术的有效性。     

一种用于汽车混合动力装置的缓冲和锁止组合机构

开发一种用于汽车混合动力装置的缓冲和锁止组合机构,适合用于具有发电机、电动机和行星齿轮机构的混合动力装置中的缓冲和锁止组合机构,使动力总成中的发电机和电动机能够同时以电动机方式驱动汽车。     

Simulation analysis of cogging torque of permanent magnet synchronous motor for electric vehicle

This paper proposes a new approach to study generation mechanism and influence factors of cogging torque of permanent magnet synchronous motors, in order to improve the operational performance and riding comfort of electric vehicle. Based on energy method and Fourier expansion, the method of predicting cogging torque is proposed. Two-dimensional finite element model of in-wheel motor is established by Maxwell software, and electromagnetic character of that is analyzed. Skew slot, pole arc coefficient and width of slot mouth are analyzed and studied by finite element method, in order to realize the change regularity of cogging torque. Cogging torque curves under the different skew slots, the different pole arc coefficients and the different widths of slot mouth are obtained, which can effectively reduce the cogging torque of in-wheel motor, but they still exists some limitations. The final simulation analysis results are in good agreement with the theoretical predicting results, which indicates that this method can be used to afford a theoretical basis to reduce the cogging torque and optimize the in-wheel motor of electric vehicle in the future.     

Mechanism analysis and suppression strategy research on permanent magnet synchronous generator wind turbine torsional vibration

Torsional vibration of flexible drive chain is a historical issue. With the maximization development and the rotating machinery high-speed operation, the drive chain systems of large-scaled units become more and more complex, which makes the torsional vibration problems becoming increasingly prominent in recent years. This article deeply analyzed the small signal stability of large-scaled WECS based on CMT, elaborated the torsional vibration mechanism and reasons for the first time and pointed out torsional vibration is caused by the disturbance wind and the DPC strategy. The disturbance wind is an external stimulus and can produce a low-frequency torsional vibration at the same frequency as wind speed. The DPC could weaken the drive chain damping. If the total damping of drive chain is negative, the unstable torsion vibration will occur. And if the drive chain is still a under-damped dynamic, the high-frequency torsional vibration at natural frequency will be generated. Therefore, large-scaled WECS must have damping control. This study found that appropriate enhancing drive chain stiffness could reduce low-frequency torsional vibration caused by wind speed. Therefore, a damping and stiffness compensation control method was proposed to suppress the torsional vibration. Compared with the conventional damping control, the new method not only can suppress the high-frequency torsional vibration but also has a good restraining effect on the low-frequency torsional vibration. Furthermore, the detailed design procedures including the calculation of injection damping and stiffness were given in this paper. Finally, the correctness and effectiveness of our analysis were further verified by the simulation experiments