[发明专利]一种电动轮轮内减振系统参数优化方法

说明书

本发明公开了一种电动轮轮内减振系统参数优化方法，包括如下步骤：步骤1：建立包含轮内减振系统的1/4减振型电动轮车辆三自由度线性振动模型和不含轮内减振系统的1/4原始电动轮车辆二自由度线性振动模型；步骤2：建立目标评价函数；步骤3：建立限制条件并寻找最优目标函数。本发明所述的电动轮轮内减振系统参数优化方法，可以时域和频域协同优化，并优化匹配减振弹簧刚度和阻尼器阻尼系数，以降低路面激励对轮毂电机的冲击及车轮与车身的垂向振动，改善车辆行驶平顺性和安全性。

技术领域

本发明涉及车辆轮内减振系统参数优化领域，更具体的是，本发明涉及一种电动轮轮内减振系统参数优化方法。

背景技术

减振系统如减振弹簧和阻尼吸振器等是降低车辆各系统垂向振动、提升车辆行驶平顺性的重要组成部分，其主要任务是缓和路面的垂向冲击作用，完成相邻部件间的减振，进而保障车辆的行驶平顺性与安全性，同时改善重要部件的使用寿命。对于电动轮车辆，轮毂电机驱动系统的引入增加了车辆的非簧载质量，导致车辆行驶平顺性降低、道路友好性变差、轮毂电机垂向振动加剧等一系列负效应问题，这些问题极大程度地制约了电动轮车辆的发展。因此，通过在轮毂电机与车辆其它部件间加装减振系统来抑制这种垂向负效应，进而降低电机垂向冲击力、提升电机的使用寿命并改善车辆的行驶平顺性具有重要意义。

对于电动轮轮内减振系统，常采用减振弹簧与阻尼器来实现电机垂向振动的抑制，其中合理匹配减振弹簧的弹簧刚度与阻尼器的阻尼系数是保障该系统具备优良减振性能的关键。在对电动轮减振系统进行参数匹配时，一方面减振系统的结构需满足电动轮内部空间要求，另一方面减振系统的表现性能需满足车辆行驶需求，最大程度地改善车辆多方面的行驶性能。

对于传统车辆，评价车辆行驶平顺性的主要指标为车身垂向加速度、悬架动挠度和车轮动载荷。对于电动轮车辆，路面的冲击载荷通过轮辋等部件直接作用于电机的定转子系统，加剧了电机的垂向振动。过大的垂向冲击力易导致电机与轮毂等相邻部件间的垂向撞击及运动干涉，不仅降低了电机的使用寿命，同时恶化了车辆的行驶平顺性与安全性。中国发明专利 201410493332.8和201610096580.8的研究中，所匹配的参数主要为车辆悬架系统的弹簧刚度与阻尼器的阻尼系数，选取的评价要素为影响车辆行驶平顺性与操纵稳定性的指标，如车身垂向加速度、车轮动载荷等，并以各指标的加权均方根之和最小作为寻优目标函数。然而在特定工况下，当仅以各指标的加权均方根之和最小为目标函数进行参数优化时，匹配的结果表明，相比于优化前的结果，各评价指标的时域整体表现水平(均方根值)有较大程度的改善，但各指标在特定频域内的表现水平(频域中固有频率处输出与路面激励输入的幅值比)却十分有限。

对于行驶平顺性的评价，当车辆行驶在随机路面时，主要以各性能指标的均方根值为依据，该方法可以反映车辆各指标在随机路面上所有频段激励作用下的整体表现水平，但难以反映出该指标在特定频段或频率处的表现性能，尤其在车身、车轮与电机的固有频率处。如对于电机垂向冲击力而言，当仅以该指标的均方根值最小为评价函数进行参数匹配时，匹配结果显示，相比于优化前的结果，该指标的时域均方根值显著降低，但其频域曲线却存在显著“尖峰”现象，即在电机的固有频率段，电机垂向冲击力输出与路面激励输入的幅值比偏高，而在其它频率段，该幅值比则较小。虽然从整个频段范围来看，电机垂向冲击力的均方根值优化显著，但电机固有频率处较大的幅值比可能会严重影响电机的工作性能，必须施以适当措施来削弱这种“尖峰”。

发明内容

本发明的目的是设计开发了一种电动轮轮内减振系统参数优化方法，可以时域和频域协同优化，同时优化匹配悬架弹簧刚度、悬架阻尼器阻尼系数、减振弹簧刚度和阻尼器阻尼系数，以降低轮毂电机固有频率段路面激励对轮毂电机的冲击及车轮与车身的垂向振动，改善车辆行驶平顺性。

本发明提供的技术方案为：

一种电动轮轮内减振系统参数优化方法，包括如下步骤：