[发明专利]一种轮毂驱动系统一体化集成优化设计方法

说明书

本发明公开一种轮毂驱动系统一体化集成优化设计方法，技术方案如下：定义设计域及初始化设计变量；利用多场耦合分析平台，计算设计域的多场耦合特性；计算优化目标函数及约束条件；判断结果是否收敛；若收敛，输出结果；考虑加工性和制造性进行结构微调,并重新进行多场耦合计算；若不收敛，在子系统优化层进行设计域各子系统的拓扑优化；对各子系统的最优解进行系统级协调优化，得到系统级的最优解；将得到的系统级最优解作为优化迭代的初值进行设计变量的更新，并进行新一轮的多场耦合计算迭代过程，直至获得全局最优解。本发明提出的方法可以较好的解决目前制约轮毂驱动电动汽车发展的功率密度与冷却约束的冲突及平顺性和舒适性恶化等问题。

技术领域

本发明涉及电动汽车设计领域，尤其涉及一种轮毂驱动系统一体化集成优化设计方法。

技术背景

轮毂电机驱动系统的一体化集成设计，作为轮毂电机驱动电动汽车的核心技术，其结构与性能的优劣，直接影响各驱动轮的驱动/制动性能和整车的行驶性能。受空间与运行环境的限制，同时由于低速时所需的驱动扭矩很大，目前对于轮毂驱动系统的集成设计多是从满足整车动力性的角度出发对系统进行设计，力求使驱动系统达到较高的转矩密度和功率密度，在进行设计时一般只局限在对电磁场进行分析来决定产品设计参数。如何同时兼顾轮毂电机驱动系统的转矩/功率密度、发热/散热及轻量化等性能，进行涉及多项性能的综合均衡优化设计，是解决目前制约轮毂电机驱动电动汽车发展的功率/转矩密度与冷却约束的冲突问题及因非簧载质量增加而引起的车辆平顺性和乘坐舒适性恶化问题的关键。

发明内容

本发明的目的在于针对现有轮毂电机驱动系统一体化集成设计方面的局限性，提出一种能同时兼顾其转矩密度、热性能及轻量化等多项性能的适用于轮毂电机驱动系统的一体化集成优化设计方法，有效提高轮毂电机驱动系统总成的综合效能。本发明对于轮毂驱动系统的一体化集成优化设计和轮毂驱动电动汽车的发展不但具有重要的理论意义，而且具有现实的工程应用价值。

本发明的目的通过如下技术方案实现：

根据轮毂电机驱动系统具体结构，定义设计域及初始化设计变量；利用多场耦合分析平台，对确定的轮毂驱动系统设计域进行多场耦合特性分析计算；根据设计域的多场耦合特性分析结果，计算优化设计目标函数及约束条件；根据目标函数及约束条件计算结果判断是否收敛；如果结果收敛，将结果输出；考虑加工性和制造性进行结构微调,并重新进行多场耦合的计算分析，对结果进行验证；如果结果不收敛，进入子系统优化层，在设计域内对各子系统进行拓扑优化设计；对各子系统的最优解进行系统级协调优化，得到系统级的最优解；将得到的系统级最优解作为优化迭代的初值进行设计变量的更新，并将其输入轮毂电机驱动系统设计域的多场耦合分析模型，重新进行多场耦合特性的分析计算，进行新一轮的计算迭代过程，直至获得全局最优解。

本发明提出的轮毂驱动系统一体化集成优化设计方法，将拓扑优化设计理论引入轮毂驱动系统的一体化集成优化设计中，寻求考虑轮毂驱动系统结构场、电磁场、温度场、流场、振动场等多场交叉耦合效应的不仅集成度高、质量轻、散热性好的最优拓扑分布形式。同时，将多学科(子系统)优化设计思想引入轮毂电机驱动系统的优化设计中，通过探索和利用系统中相互作用的协同机制来对复杂系统进行优化求解，可以有效地减小设计建模的复杂程度,降低各子系统优化问题的维数，缩小设计空间范围，提高设计效率。本发明提出的一体化集成优化设计方法，不仅适用于轮毂驱动系统，而且同样适用于其他的复杂机电一体化系统。

附图说明

下面结合附图和实施实例对本发明做进一步说明。

图1是本发明轮毂驱动系统一体化集成优化设计方法的流程图。

图2是本发明轮毂驱动系统一体化集成优化设计方法实施例1的流程图，其将轮毂驱动系统电磁域作为设计域进行优化设计，优化目标为功率密度最大化、散热性能最大化、质量最小化。

具体实施方式