基于能量分析的轮毂电机驱动车辆振动特性研究

摘要

随着能源的不断消耗和环境问题的逐渐凸显，电动汽车成为汽车行业重要的发展趋势。在电动汽车的研究中，轮毂电机驱动车辆因其节省空间、传动效率高、控制灵活等独特的优点，受到业内人士的青睐。然而，由于轮毂电机驱动车辆特殊的驱动形式，使得车辆的垂向振动显著恶化。因为电机集成在轮毂里，使得车辆的非簧载质量增加，簧下结构发生改变，且电机激励对车辆的振动也产生一定影响。因此，本文将对其存在的振动问题进行分析，以期能够得到更好的轮毂电机结构和合理的减振措施，使轮毂电机驱动车辆的振动问题得以改善。
　　本研究主要内容包括：⑴基于键合图方法的轮毂电机驱动车辆振动模型的建立及验证：以后轮驱动的轮毂电机车辆为研究对象，将轮毂电机驱动车辆振动模型简化为1/2轮毂电机驱动车辆振动物理模型，基于键合图方法建立该模型的数学模型，并对该方法得到的数学模型的正确性进行验证，为后续轮毂电机驱动车辆振动特性分析奠定基础。⑵轮毂电机驱动车辆振动特性分析：利用键合图方法对1/2轮毂电机驱动车辆振动模型的固有频率进行分析，研究新型结构形式下车辆振动的基本特性，然后基于车辆振动能量传递的思想对轮毂电机驱动车辆多激励下的振动特性进行分析，并对车辆参数对车辆振动能量传递的影响进行分析，得出车辆参数变化对车辆振动能量传递的影响，为后续轮毂电机驱动车辆结构改进与优化奠定基础。⑶轮毂电机驱动车辆结构改进与优化：根据轮毂电机驱动车辆振动特性的分析结果，提出两种轮毂电机改进结构，建立这两种改进轮毂电机结构的车辆振动模型，并对两种改进结构车辆进行键合图建模与仿真对比分析，结合分析结果和实际情况，选定改进结构二为最终的改进方案。在此基础之上，以传递到车身前后A、B两点的振动能量之和最小为优化目标，采用遗传算法对改进结构二的车辆参数进行优化，并对优化前后车辆振动特性进行仿真对比，结果表明优化后车辆参数使得轮毂电机驱动车辆的振动得到进一步改善。⑷轮毂电机驱动车辆的减振控制研究：采用模糊PID控制对轮毂电机驱动车辆的悬架系统进行减振控制研究，基于前面优化后的改进结构二车辆模型，首先以传递到车身前后A、B两点的振动能量之和最小为优化目标采用遗传算法得到PID控制器的初始参数，然后建立了车辆悬架系统的模糊PID控制器模型，最后对未控制前与模糊PID控制后的轮毂电机驱动车辆的振动特性进行对比分析，结果表明本文建立的模糊PID控制器有效地改善了轮毂电机驱动车辆的振动特性。

目录

声明

第一章 绪论

1.1 课题的来源

1.2课题的研究意义

1.3 国内外现状

1.4 本文主要研究内容

第二章 基于键合图方法的轮毂电机驱动车辆振动模型的建立及验证

2.1 键合图方法简介

2.2 车辆振动模型的建立

2.3 车辆振动模型的验证

2.4 本章小结

第三章 轮毂电机驱动车辆振动特性分析

3.1 基于键合图方法的车辆振动模型固有频率分析

3.2 轮毂电机驱动车辆多激励下振动能量传递特性

3.3 本章小结

第四章 轮毂电机驱动车辆结构改进与优化

4.1 轮毂电机改进结构的提出

4.2 改进结构车辆模型的建立

4.3 新型轮毂电机驱动车辆振动能量传递特性对比分析

4.4 新型轮毂电机车辆结构优化设计

4.5 本章小结

第五章 轮毂电机驱动车辆的减振控制研究

5.1 模糊PID控制器设计

5.2 仿真对比分析

5.3 本章小结

第六章 总结与展望

6.1 全文总结

6.2 论文创新点

6.3 研究展望

参考文献

攻读硕士学位期间参与的课题项目及发表的论文

致谢