摘要
近些年气候环境不断恶化，全球温度持续升高，推动纯电动汽车领域蓬勃发展，汽车制造商不断推陈出新，并开始将新能源技术商业化。相比较于传统燃油汽车，纯电动汽车无污染物排放；只使用电力驱动；结构较简单，维修保养容易；能量转换效率高；还能够合理利用电网电力，因此有着广阔的市场前景。 目前的纯电动汽车主要分为集中电机驱动形式和轮毂驱动形式，集中电机驱动形式保留了传统燃油汽车的大部分驱动结构，目前的商业应用较为广泛。而轮毂电机驱动形式直接将动力、制动和传动结构全部都整合到汽车轮毂，大大简化汽车的机械结构，同时机械效率高，节省布置空间，尤其适合于新能源汽车模块化生产，降低了制造成本。但其结构也带来了诸多汽车动力学问题，如：簧下质量增加带来的汽车平顺性恶化、簧下质量绕主销的转动惯量增加恶化方向盘力响应与转向回正性、轮毂电机的径向电磁力引起汽车振动，恶化悬架滤振性能等。 本文介绍了轮毂电机的优缺点及布置在纯电动汽车上所产生的问题，即轮毂电机的加入导致簧下质量增加，并且电机也会产生电磁振动进一步恶化乘坐舒适性和操纵稳定性，因此需要采取结构与控制多方面的手段优化振动结果。通过对轮毂电机驱动形式悬架系统的建模与仿真，证明了簧下质量增加对行驶平顺性和操纵稳定性的影响，建立永磁同步电机模型使得悬架系统更加符合实际情况，随后完成了悬架构型的优化和磁流变悬架控制方法的研究，使得悬架性能评价参数的均方根值大大减小，达到了预期的优化目标。 针对以上问题，本论文的目的是减弱轮毂电机构型的车身振动并设计控制器优化悬架，具体工作内容如下： （1）建立了传统形式和轮毂电机形式的1/4悬架模型，模拟生成B级随机路面和凸起路面，通过Matlab/Simulink仿真证明轮毂电机形式簧下质量的增加确实会恶化汽车的行驶平顺性和操纵稳定性。 （2）利用Maxwell电磁仿真软件建立了对称绕组的24级27槽轮毂电机模型，对永磁同步电机径向磁场进行有限元分析得到静态偏心和动态偏心状态下电机的径向磁场力，将得到的径向磁场力施加在轮毂电机Matlab/Simulink模型上，使得模型更加符合真实情况。 （3）应用动力吸振器原理优化悬架构型，使轮毂电机变成动力吸振器从而减小车身垂直振动加速度、悬架动挠度、车轮动载荷的均方根值。对于优化后的悬架构型，在车身与车轮之间增加磁流变阻尼器使之成为半主动悬架。对于半主动悬架的控制首先采用成熟的天棚阻尼控制作为对比标准，随后使用模糊控制的方法实现悬架阻尼力实时调整，进一步优化车辆行驶平顺性和操纵稳定性。 （4）建立11自由度的整车模型，并利用Matlab/Simulink模型仿真控制过程，将1/4悬架模型的优化结果推广到整车并评价。
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