電動(dòng)車輪構(gòu)型分析與結(jié)構(gòu)研究.pdf

1、電動(dòng)汽車作為唯一能達(dá)到零排放的機(jī)動(dòng)車越來(lái)越受到人們的歡迎,電動(dòng)車輪也稱為電動(dòng)輪技術(shù)作為電動(dòng)汽車的一個(gè)重要的發(fā)展方向,特別是由外轉(zhuǎn)子輪轂電機(jī)直接驅(qū)動(dòng)車輪行駛的電動(dòng)車輪,將動(dòng)力傳遞機(jī)構(gòu)最大程度的進(jìn)行了簡(jiǎn)化,動(dòng)力得到了高效的傳遞;將整車的動(dòng)力系統(tǒng)轉(zhuǎn)移到車輪空間內(nèi),大大提高了車內(nèi)可利用空間;永磁同步電機(jī)技術(shù)的發(fā)展為電動(dòng)車輪車輛提供了高功率密度的輪轂電機(jī);通過(guò)線控技術(shù)對(duì)電動(dòng)車輪內(nèi)電機(jī)的控制,可以使車輪對(duì)控制的響應(yīng)更為迅速,也為實(shí)現(xiàn)四輪獨(dú)立控制策略

2、提供了更多的可能。但是將整車動(dòng)力系統(tǒng)從車身移至車輪內(nèi),不僅存在輪內(nèi)結(jié)構(gòu)布置空間緊張的問(wèn)題,而且動(dòng)力系統(tǒng)的安裝使車輪部分質(zhì)量增加,車身與車輪的質(zhì)量比降低,將造成車輛平順性降低、車輪動(dòng)載荷變大、道路友好性和行車安全性降低等車輛垂向負(fù)效應(yīng)問(wèn)題,這也正是當(dāng)前電動(dòng)車輪驅(qū)動(dòng)車輛研究需要解決的關(guān)鍵問(wèn)題。為了實(shí)現(xiàn)電動(dòng)車輪內(nèi)驅(qū)動(dòng)、制動(dòng)、傳動(dòng)及連接裝置在電動(dòng)車輪內(nèi)合理布置,有效利用輪內(nèi)空間,設(shè)計(jì)出能夠驅(qū)動(dòng)車輛高速、穩(wěn)定、安全且輕量化的電動(dòng)車輪,本文結(jié)合電動(dòng)

3、車輪驅(qū)動(dòng)的電動(dòng)車輛懸架構(gòu)型的分析,深入的研究了電動(dòng)車輪結(jié)構(gòu)。
　　分析輪轂電機(jī)不同安裝方式得到的電動(dòng)車輪車輛動(dòng)力學(xué)構(gòu)型,證明了輪內(nèi)懸浮電機(jī)是解決電動(dòng)車輪驅(qū)動(dòng)車輛垂向振動(dòng)惡化問(wèn)題的最佳動(dòng)力學(xué)構(gòu)型。研究輪轂電機(jī)質(zhì)量增加對(duì)車輛平順性造成的影響,系統(tǒng)的分析并對(duì)比由電動(dòng)車輪不同安裝方式得到的車輛懸架構(gòu)型及其動(dòng)力學(xué)微分方程。根據(jù)輪轂電機(jī)作為動(dòng)力吸振器,對(duì)整車起減振作用時(shí)受到輪內(nèi)空間限制這一實(shí)際情況,提出相對(duì)車輪的垂向運(yùn)動(dòng)量作為不同懸架構(gòu)型參數(shù)

4、優(yōu)化的約束條件,得到將輪轂電機(jī)和制動(dòng)器在車輪內(nèi)懸浮的電動(dòng)車輪最優(yōu)的懸架構(gòu)型,并通過(guò)對(duì)比驗(yàn)證:本文優(yōu)化計(jì)算得到的采用最優(yōu)構(gòu)型的電動(dòng)車輪車輛不僅可以解決輪轂電機(jī)引入造成的簧下負(fù)效應(yīng)問(wèn)題,而且可以得到比原車的更優(yōu)的平順性和安全性。
　　提出基于最優(yōu)控制算法的輪內(nèi)主動(dòng)減振系統(tǒng)來(lái)減小電機(jī)和車輪之間相對(duì)位移。綜合考慮輪轂內(nèi)部空間限制、車輛行駛工況變化以及車身簧上簧下質(zhì)量比不固定等因素,發(fā)現(xiàn)在有限的輪內(nèi)空間中,輪轂電機(jī)所占空間與其相對(duì)車輪垂向運(yùn)

5、動(dòng)位移相互制約,本文又以保持車輛的平順性性能不降低為基本要求,以減小輪轂電機(jī)相對(duì)車輪的垂向位移為目標(biāo),對(duì)輪內(nèi)主動(dòng)減振系統(tǒng)進(jìn)行了研究,目的是降低電動(dòng)車輪內(nèi)結(jié)構(gòu)對(duì)空間的要求。經(jīng)過(guò)驗(yàn)證:電動(dòng)車輪在主動(dòng)減振系統(tǒng)的作用下,不僅保證了車輛的平順性,而且大大降低了減振過(guò)程中輪轂電機(jī)相對(duì)車輪的位移,即降低了輪內(nèi)減振系統(tǒng)結(jié)構(gòu)對(duì)輪內(nèi)空間的要求,另外因主動(dòng)減振系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)便可以減小輪內(nèi)減振系統(tǒng)所占空間,并可以通過(guò)控制算法的調(diào)整適應(yīng)電機(jī)、車輪及車身質(zhì)量變化,避免

6、因剛度、阻尼設(shè)計(jì)需求變化造成減振系統(tǒng)結(jié)構(gòu)重新設(shè)計(jì)匹配。
　　發(fā)明了一種新型高速電動(dòng)車輪。根據(jù)最佳動(dòng)力學(xué)構(gòu)型將輪內(nèi)電機(jī)由簧下質(zhì)量轉(zhuǎn)化為輪內(nèi)動(dòng)力吸振器來(lái)提高車輛平順性的原理,采用彈簧阻尼機(jī)構(gòu)將環(huán)形電機(jī)和制動(dòng)器懸浮在車輪內(nèi),采用十字滑塊傳動(dòng)裝置實(shí)現(xiàn)電機(jī)與輪轂間的等速傳動(dòng),解決了輪內(nèi)懸浮電機(jī)的結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)問(wèn)題,滿足高速行駛要求的同時(shí),改善整車平順性和操穩(wěn)性。根據(jù)電動(dòng)車輪車輛對(duì)輪轂電機(jī)的需求和對(duì)不同特點(diǎn)電機(jī)的比較,確定外轉(zhuǎn)子永磁同步電機(jī)作為電動(dòng)

7、車輪驅(qū)動(dòng)電機(jī),并根據(jù)汽車?yán)碚撚?jì)算與車輛動(dòng)力型匹配的電機(jī)性能,采用場(chǎng)路結(jié)合的方法分析了輪轂電機(jī)關(guān)鍵參數(shù),通過(guò)對(duì)電機(jī)進(jìn)行仿真分析和試驗(yàn)臺(tái)驗(yàn)證,電機(jī)的轉(zhuǎn)矩和轉(zhuǎn)速滿足車輛的動(dòng)力性需求。
　　對(duì)電動(dòng)車輪的輕量化設(shè)計(jì)從三個(gè)方面進(jìn)行了研究,首先利用電機(jī)設(shè)計(jì)分析軟件,經(jīng)過(guò)分析和對(duì)比優(yōu)化出滿足車輛動(dòng)力性,質(zhì)量減小9kg的輪轂電機(jī)電磁方案;然后根據(jù)現(xiàn)有電機(jī)殼體、制動(dòng)盤和傳動(dòng)機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)有限元分析結(jié)果,采用鋁合金材料來(lái)對(duì)電機(jī)殼體和傳動(dòng)機(jī)構(gòu)進(jìn)行重新設(shè)計(jì),可使