邵 凱，汪若塵，孟祥鵬，丁仁凱

(江蘇大學(xué) 汽車與交通工程學(xué)院， 江蘇 鎮(zhèn)江 212013)

迫于環(huán)境和能源的壓力，電動(dòng)汽車的發(fā)展正受到國內(nèi)外研究機(jī)構(gòu)的高度重視。輪轂電機(jī)驅(qū)動(dòng)省去了變速器、傳動(dòng)軸、減速器等動(dòng)力-傳動(dòng)系統(tǒng)，與集中電機(jī)驅(qū)動(dòng)相比，提高了傳動(dòng)效率和空間利用率，更易于實(shí)現(xiàn)動(dòng)力學(xué)控制和復(fù)雜的運(yùn)動(dòng)。得益于其獨(dú)特的技術(shù)優(yōu)勢，輪轂電機(jī)驅(qū)動(dòng)車獲得了前所未有的重視和發(fā)展，已然成為國內(nèi)外電動(dòng)車技術(shù)研究的重點(diǎn)和熱點(diǎn)之一，并成為電動(dòng)車發(fā)展的一個(gè)獨(dú)特方向，業(yè)界亦將輪轂電機(jī)稱為電動(dòng)車輛的最終驅(qū)動(dòng)形式[1-3]。

由于輪轂電機(jī)分布式的動(dòng)力布置形式，整車的非簧質(zhì)量增加，會(huì)引起車輛輪胎接地性惡化和行駛安全性下降。由于引入輪轂電機(jī)，整車的非簧載質(zhì)量及車輪轉(zhuǎn)動(dòng)慣量顯著增加，這不但會(huì)影響車輛的加速性能，而且導(dǎo)致輪胎動(dòng)載荷增大，抓地能力下降，汽車在較差路況上的側(cè)傾甚至側(cè)翻風(fēng)險(xiǎn)增大，降低了整車的行駛安全性。

針對以上問題，國內(nèi)外專家學(xué)者[4-6]圍繞輪轂電機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)對車輛動(dòng)力學(xué)性能的影響進(jìn)行了研究，并提出非簧載質(zhì)量的增加會(huì)影響車輛安全性的結(jié)論。寧國寶等[7]采用頻率域傳遞函數(shù)分析和均方根值分析方法，研究了非簧載質(zhì)量對車輛垂向性能的影響，認(rèn)為非簧載質(zhì)量增加和輪轂電機(jī)垂向激勵(lì)導(dǎo)致電動(dòng)車舒適性和安全性變差。Protean Electric公司[8]從主觀評(píng)價(jià)、數(shù)值仿真分析和實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證等多個(gè)方面對非簧載質(zhì)量增大對車輛性能造成的影響進(jìn)行了全面的分析研究，認(rèn)為輪轂電機(jī)驅(qū)動(dòng)結(jié)構(gòu)布置形式對車輛主動(dòng)安全造成的影響比對平順性的影響更需要關(guān)注。Nagaya等[9]利用電機(jī)質(zhì)量構(gòu)造吸振器對非簧載質(zhì)量引發(fā)的垂向振動(dòng)進(jìn)行控制，從而改善了車輛的垂向動(dòng)力學(xué)性能。D.J.van Schalkwyk等[10]分析了輪轂電機(jī)驅(qū)動(dòng)電動(dòng)車的固有頻率及其隨載荷的變化關(guān)系，認(rèn)為輪轂電機(jī)驅(qū)動(dòng)電動(dòng)車的平順性和操穩(wěn)性比集中驅(qū)動(dòng)電動(dòng)車差，需要進(jìn)行優(yōu)化。

對于上述問題，僅有少量文獻(xiàn)[11-12]提出過解決方案，也僅單一地解決了車輛平順性或輪胎接地性惡化的問題，并未兼顧兩者性能，也都沒有從頻域角度給出理論依據(jù)。為此，本方案從輪轂電機(jī)-懸架構(gòu)型方面考慮，設(shè)計(jì)了一種兼顧車身和車輪動(dòng)態(tài)性能的構(gòu)型，作動(dòng)器為直線電機(jī)，采用天棚控制策略，從時(shí)域與頻域兩個(gè)方面考慮，抑制系統(tǒng)高頻與低頻段共振，從而減小對人體舒適性的不利影響，并改善車輛的行駛平順性和輪胎接地性[13-14]。

1 直線電機(jī)控制方式

直線電機(jī)能以發(fā)電機(jī)和電動(dòng)機(jī)兩種形式工作。當(dāng)直線電機(jī)用作發(fā)電機(jī)時(shí)，直線電機(jī)充當(dāng)一個(gè)電磁阻尼器，永磁體的鐵芯和繞有繞組線圈的導(dǎo)體管分別與車輪軸和車身相連接，隨著車輪和車身的相對運(yùn)動(dòng)，永磁體在線圈中做往復(fù)運(yùn)動(dòng)。根據(jù)電磁感應(yīng)定律，線圈中將產(chǎn)生感應(yīng)電流，感應(yīng)電流產(chǎn)生的磁場會(huì)阻礙永磁體的繼續(xù)運(yùn)動(dòng)，從而形成了電磁阻尼力，抑制車身與車輪的垂向相對運(yùn)動(dòng)，此時(shí)為電磁半主動(dòng)懸架，圖1為混合電磁懸架系統(tǒng)構(gòu)成三維示意圖。而當(dāng)直線電機(jī)用作電動(dòng)機(jī)時(shí)，車內(nèi)電源會(huì)向直線電機(jī)提供電能，通過電機(jī)驅(qū)動(dòng)器控制電機(jī)向懸架輸出主動(dòng)控制力，進(jìn)而對懸架進(jìn)行控制，抑制車內(nèi)垂向振動(dòng)，此時(shí)為電磁主動(dòng)懸架，圖2為混合電磁懸架系統(tǒng)零件。

圖1 混合電磁懸架系統(tǒng)構(gòu)成三維示意圖

圖2 混合電磁懸架系統(tǒng)零件

電磁半主動(dòng)懸架與電磁主動(dòng)懸架的作動(dòng)力輸出范圍存在較大不同，圖3為直線電機(jī)在半主動(dòng)控制和主動(dòng)控制2種模式下輸出減振力的范圍。

在電磁半主動(dòng)懸架中，采用半主動(dòng)控制方式，直線電機(jī)用作發(fā)電機(jī)，輸出電磁阻尼力。受限于直線電機(jī)內(nèi)部參數(shù)不能過大，只能在一定范圍內(nèi)提供電磁阻尼力，如圖3中深色部分所示，此時(shí)電機(jī)輸出的最大控制力為

Feq max=kfImax

(1)

式中：kf為電機(jī)推力系數(shù)；Imax為直線電機(jī)以發(fā)電機(jī)模式運(yùn)作時(shí)回路中能輸出的最大電流，與電機(jī)反電動(dòng)勢系數(shù)ke和車身與車輪的相對速度vrel有關(guān)。

(2)

F=C·Vrel

(3)

式(2)中Rm為直線電機(jī)內(nèi)阻。由式(1)(2)和式(3)可以求出半主動(dòng)控制下直線電機(jī)以發(fā)電機(jī)工作時(shí)的最大等效阻尼系數(shù)為

(4)

當(dāng)控制單元根據(jù)控制策略得到的理想阻尼系數(shù)Cgoal

在電磁主動(dòng)懸架中采用主動(dòng)控制方式，直線電機(jī)用作電動(dòng)機(jī)，如圖3所示，根據(jù)控制策略，可在任意區(qū)間內(nèi)提供減振力，可控力范圍廣，遠(yuǎn)超出了半主動(dòng)控制力可提供的區(qū)域，如圖3中淡色區(qū)域。直線電機(jī)輸出作動(dòng)力為

Fa=kfI

(5)

式中：I為電機(jī)繞組電流；kf為直線電機(jī)推力系數(shù)。

圖3 電磁主動(dòng)懸架與電磁半主動(dòng)懸架電機(jī)輸出力范圍

綜上所述，電磁半主動(dòng)懸架與電磁主動(dòng)懸架由于特性不同均存在各自優(yōu)缺點(diǎn)：電磁半主動(dòng)懸架不需要外部電源提供能量，根據(jù)電磁感應(yīng)定律可提供電磁阻尼力起到減振作用，且可以通過改變回路中開關(guān)信號(hào)占空比提供可調(diào)節(jié)的電磁阻尼力，在提供減振力的同時(shí)還能回饋部分振動(dòng)能量，控制方法簡易穩(wěn)定，但是受限于電機(jī)內(nèi)部參數(shù)不能過大，所以輸出的作動(dòng)力只能在一定范圍內(nèi)；電磁主動(dòng)懸架提供的可控力范圍廣，對懸架控制效果優(yōu)越，但外部控制電路相對復(fù)雜，而且需要外部電源對系統(tǒng)供電，能量消耗過大。

本方案采用半主動(dòng)控制與主動(dòng)控制相結(jié)合的混合控制方式，結(jié)合了2種控制方式的優(yōu)點(diǎn)，在提升系統(tǒng)可控性與控制效果的同時(shí)盡可能地減少了電機(jī)內(nèi)部能量消耗。

2 控制策略設(shè)計(jì)

由以上分析可知，輪轂電機(jī)懸置式結(jié)構(gòu)能抑制車輪動(dòng)態(tài)性能惡化，提升輪轂驅(qū)動(dòng)電動(dòng)車的輪胎接地性，但對車輛的平順性并無改善。為此，本方案采用天棚控制策略，旨在提高車身的隔振性，改善車輛的平順性。理論模型如圖4(a)所示，原理是假設(shè)將減振器安裝在簧載質(zhì)量上，以抑制車身的振動(dòng)。但該結(jié)構(gòu)形式是無法實(shí)現(xiàn)的，其實(shí)際等效模型如圖4(b)所示，通過實(shí)時(shí)采集車身的垂向速度信息控制作動(dòng)器輸出理想作動(dòng)力，從而達(dá)到理想的控制效果，提高車輛乘坐舒適性。但由于車身平順性和輪胎接地性存在矛盾，在改善車身平順性的同時(shí)勢必會(huì)對輪胎接地性造成一定影響。而本方案采用的是輪轂電機(jī)懸置的結(jié)構(gòu)，不僅抵消了天棚控制策略對接地性造成的不利影響，而且有效抑制了車輪在高頻段的共振。

圖4 天棚控制策略原理

直線電機(jī)可產(chǎn)生的天棚作動(dòng)力為

(6)

因?yàn)橄到y(tǒng)采用直線電機(jī)作為作動(dòng)器，因此在半主動(dòng)控制可控力范圍之內(nèi)，以節(jié)能為原則優(yōu)先采用半主動(dòng)控制。下面詳細(xì)分析具體的控制方式。

根據(jù)理想天棚主動(dòng)力可得目標(biāo)阻尼數(shù)為

(7)

懸架控制器通過采集車身動(dòng)態(tài)信息，得到理想天棚控制力，計(jì)算可得出目標(biāo)阻尼系數(shù)Cgoal。

當(dāng)目標(biāo)阻尼系數(shù)Cgoal在可調(diào)阻尼系數(shù)范圍之內(nèi)且阻尼力方向與相對運(yùn)動(dòng)速度方向相反時(shí)(如圖3上Cgoal 1)，理想天棚阻尼力在直線電機(jī)可提供的電磁阻尼力范圍之內(nèi)，相當(dāng)于Cgoal

當(dāng)目標(biāo)阻尼系數(shù)Cgoal不在可調(diào)阻尼系數(shù)范圍之內(nèi)時(shí)(如圖3上Cgoal 2、Cgoal 3)，所需阻尼力大于電機(jī)可提供最大電磁阻尼力，F(xiàn)goal>Feq max，或者簧載質(zhì)量與非簧載質(zhì)量相對運(yùn)動(dòng)與阻尼力方向相同時(shí)，直線電機(jī)為電動(dòng)機(jī)模式，采用主動(dòng)控制，此時(shí)會(huì)消耗能量。

混合電磁懸架中，直線電機(jī)可以工作在發(fā)電機(jī)和電動(dòng)機(jī)狀態(tài)，能提供半主動(dòng)力或主動(dòng)力，混合控制能結(jié)合主動(dòng)控制與半主動(dòng)控制的優(yōu)點(diǎn)，以節(jié)能和提高動(dòng)力學(xué)性能為目標(biāo)實(shí)現(xiàn)兩者的切換?；旌峡刂葡到y(tǒng)框圖如圖5所示。

圖5 混合控制系統(tǒng)框圖

當(dāng)直線電機(jī)處于發(fā)電機(jī)模式時(shí)，調(diào)節(jié)可變阻尼系數(shù)相當(dāng)于采用半主動(dòng)控制，用加速度傳感器測得懸架的車身垂向加速度，通過積分電路得到車身垂向速度并傳給控制單元，根據(jù)天棚控制策略計(jì)算出理想天棚力Fgoal，從而得到控制電流Igoal。半主動(dòng)回路控制器通過調(diào)節(jié)控制電路中開關(guān)信號(hào)的占空比，使回路中電流Ireal跟蹤理想控制電流Igoal，從而使實(shí)際半主動(dòng)控制力即電磁阻尼力Fact接近于理想天棚力Fgoal，控制系統(tǒng)框圖如圖6所示。

圖6 半主動(dòng)控制系統(tǒng)框圖

當(dāng)電機(jī)處于電動(dòng)機(jī)模式即主動(dòng)控制時(shí)，由車載電源向直線電機(jī)供電，輸出主動(dòng)控制力，控制系統(tǒng)如圖7所示。本方案設(shè)計(jì)了雙環(huán)控制系統(tǒng)，外環(huán)為懸架控制器，用于根據(jù)系統(tǒng)狀態(tài)變量(由傳感器測得)通過天棚控制策略得到理想天棚力，從而得到理想控制電流。內(nèi)環(huán)為電機(jī)控制器，采用電流跟蹤控制，跟蹤理想控制電流，以此控制直線電機(jī)跟隨理想天棚力輸出實(shí)際作動(dòng)力，使車輛保持良好的行駛平順性。

圖7 主動(dòng)控制系統(tǒng)框圖

3 動(dòng)力學(xué)模型建立

結(jié)合上述分析， 由于非簧載質(zhì)量增加引起的輪胎動(dòng)載荷增大會(huì)造成輪胎接地性的惡化，從而影響車輛安全性。為解決由于非簧載質(zhì)量增加造成的不利影響，提出輪轂電機(jī)懸置式結(jié)構(gòu)。

懸置式輪轂電機(jī)結(jié)構(gòu)在車輪支承軸與輪轂電機(jī)定子之間安裝有壓縮型橡膠襯套，其中橡膠材料的彈性模量相比金屬要小，具有隔振性。在此種結(jié)構(gòu)下，輪轂電機(jī)相當(dāng)于一個(gè)動(dòng)力吸振器，能有效分擔(dān)車輪在高頻共振區(qū)的振動(dòng)。同時(shí)，在簧載質(zhì)量與非簧載質(zhì)量之間安裝直線電機(jī)，直線電機(jī)與傳統(tǒng)阻尼器采用一體式結(jié)構(gòu)。以直線電機(jī)為作動(dòng)器，輸出作動(dòng)力，并采用天棚策略對輸出作動(dòng)力進(jìn)行控制，抑制系統(tǒng)的輪胎型共振峰，防止系統(tǒng)由于非簧載質(zhì)量的增加造成的輪胎動(dòng)載荷增大。此外，由于系統(tǒng)裝有傳統(tǒng)阻尼器，懸架具有Fail-safe特性，即當(dāng)電磁作動(dòng)器出現(xiàn)故障時(shí)，懸架系統(tǒng)仍可正常工作。

本文方案將輪轂電機(jī)作為一個(gè)獨(dú)立的質(zhì)量系統(tǒng)，并且通過橡膠襯套與車輪支承軸連接。由于結(jié)構(gòu)中橡膠襯套存在阻尼和剛度，將其等效為彈簧-阻尼系統(tǒng)，建立1/4車輛懸架模型，其等效動(dòng)力學(xué)結(jié)構(gòu)如圖8所示。

圖8 輪轂電機(jī)懸置的電磁懸架結(jié)構(gòu)

根據(jù)圖8，系統(tǒng)振動(dòng)微分方程為：

(8)

式中：ms為簧載質(zhì)量；mt為非簧載質(zhì)量；mv為輪轂電機(jī)質(zhì)量；Ks為懸架彈簧剛度；Kv為橡膠襯套等效剛度；Kt為輪胎剛度；Cs為懸架阻尼系數(shù)；Cv為橡膠襯套等效阻尼；q為路面不平度輸入；Zs為車身垂向位移；Zt為輪胎垂向位移；Zv為電機(jī)垂向位移；Fa為直線電機(jī)輸出作動(dòng)力。具體系統(tǒng)參數(shù)如表1所示。

表1 懸置式懸架模型參數(shù)

路面輸入采用

(9)

式中：G0為路面不平度；u為車速;f0為下截止頻率，值為0.062 8；ω(t)為高斯白噪聲，可生成隨機(jī)路面。路面等級(jí)設(shè)置為C級(jí)，因此路面不平度G0=256×10-6m3，車速設(shè)置為20 m/s。

4 仿真分析

為驗(yàn)證所提出懸置式輪轂電機(jī)結(jié)構(gòu)和天棚控制策略的可行性與有效性，本節(jié)在隨機(jī)路面激勵(lì)工況下，針對表1提供的模型參數(shù)，分別對以下3種結(jié)構(gòu)在頻域和時(shí)域內(nèi)進(jìn)行對比分析。

1) 傳統(tǒng)式輪轂電機(jī)結(jié)構(gòu)的被動(dòng)懸架(記為傳統(tǒng)式)，結(jié)構(gòu)示意如圖9(a)所示。

2) 采用懸置式輪轂電機(jī)結(jié)構(gòu)的被動(dòng)懸架(記為懸置式)，結(jié)構(gòu)示意如圖9(b)所示。

3) 采用懸置式輪轂電機(jī)結(jié)構(gòu)的電磁主動(dòng)懸架(記為懸置電磁式)，其中直線電機(jī)采用天棚控制策略，結(jié)構(gòu)示意如圖8所示。

圖9 輪轂電機(jī)懸置懸架結(jié)構(gòu)

仿真中各懸架類型系統(tǒng)參數(shù)保持一致。

利用表1所示系統(tǒng)參數(shù)，仿真得出車身加速度和輪胎動(dòng)載荷幅頻特性曲線，如圖10、11所示。依據(jù)懸架動(dòng)力學(xué)方程，仿真得出各懸架車身加速度、輪胎動(dòng)載荷頻域內(nèi)表現(xiàn)，如圖10、11所示。

圖10 車身加速度頻域仿真對比

圖11 輪胎動(dòng)載荷頻域仿真對比

如圖10所示，相比懸置式結(jié)構(gòu)，懸置電磁式結(jié)構(gòu)激振頻率在1 Hz附近，能有效抑制車身型共振，這是因?yàn)閼抑秒姶攀浇Y(jié)構(gòu)中直線電機(jī)作為作動(dòng)器，輸出天棚控制力抑制了車身型共振。

如圖11所示，相比傳統(tǒng)式結(jié)構(gòu)，懸置式結(jié)構(gòu)激振頻率在車輪型共振頻率附近，共振峰幅值明顯減小，輪胎接地性得到提高。由表2和圖11可知：傳統(tǒng)式結(jié)構(gòu)車輪型共振峰頻率在9.3 Hz附近，而懸置式結(jié)構(gòu)車輪型共振頻率在1 Hz附近，人體對車身振動(dòng)頻率最敏感范圍為4～12.5 Hz，在4～8 Hz頻率范圍內(nèi)，人的內(nèi)臟器官產(chǎn)生共振，而8～12.5 Hz頻率范圍的振動(dòng)對人的脊椎系統(tǒng)影響很大。這表明，懸置式懸架結(jié)構(gòu)能使輪胎型共振區(qū)域延后，有效避免車身垂向振動(dòng)對人體產(chǎn)生的不利影響。這是因?yàn)閼抑檬捷嗇炿姍C(jī)相當(dāng)于一個(gè)動(dòng)力吸振器，能分擔(dān)輪胎受到的路面垂向激勵(lì)。

表2 頻域仿真結(jié)果

由圖11同樣可知:在輪胎動(dòng)載荷增益的表現(xiàn)上，懸置電磁式結(jié)構(gòu)和懸置式結(jié)構(gòu)并無太大差異。此外，從圖11可以看出:懸置式結(jié)構(gòu)由于輪轂電機(jī)的振動(dòng)會(huì)在3.5 Hz時(shí)存在另一個(gè)共振峰，但其峰值較小，并且不在人體對車身最敏感的4～12.5 Hz范圍內(nèi)，所以可以不計(jì)其影響。

綜合而言，懸置電磁式結(jié)構(gòu)不僅能抑制高頻輪胎型共振，而且在低頻車身型振動(dòng)頻段也有良好的性能，有效提高了車身和車輪的動(dòng)態(tài)性能。

如圖12和表3所示，懸置電磁式結(jié)構(gòu)相比傳統(tǒng)式和懸置式結(jié)構(gòu)車身加速度均方根值有明顯減小，分別下降24.7%、23.2%，這是因?yàn)閼抑秒姶攀浇Y(jié)構(gòu)采用天棚控制策略，能有效抑制車身振動(dòng)。

圖12 車身加速度時(shí)域仿真對比

在時(shí)域內(nèi)，由圖13和表3可知:懸置式結(jié)構(gòu)相比傳統(tǒng)式結(jié)構(gòu)輪胎動(dòng)載荷均方根值下降15.5%，可以看出輪轂電機(jī)懸置的結(jié)構(gòu)布置能有效分擔(dān)輪胎承受的垂向動(dòng)載。

由圖12和表3可以得出:懸置電磁式結(jié)構(gòu)相比傳統(tǒng)式結(jié)構(gòu)輪胎動(dòng)載均方根值下降13.0%，相比僅有懸置式結(jié)構(gòu)的輪胎動(dòng)載稍有增加，但懸置電磁式有效減小了車身加速度。這是因?yàn)檐嚿砀粽裥院洼喬ソ拥匦源嬖诿埽诓捎锰炫锟刂撇呗愿纳栖嚿砀粽裥缘耐瑫r(shí)，會(huì)對輪胎動(dòng)態(tài)性能產(chǎn)生不利影響。

綜合而言，相較于傳統(tǒng)的帶有輪轂電機(jī)的懸架，懸置電磁式結(jié)構(gòu)不僅能降低車輪動(dòng)載荷，還能抑制車身垂向振動(dòng)。其中：采用懸置式結(jié)構(gòu)抑制了輪胎接地性的惡化，采用天棚控制改善了車輛的平順性。

圖13 輪胎動(dòng)載荷時(shí)域仿真對比

懸架類型車身加速度/(m·s-2)輪胎動(dòng)載荷/N傳統(tǒng)式0.912582.5懸置式0.895492.3懸置電磁式0.687506.8

5 試驗(yàn)

試驗(yàn)在數(shù)控液壓伺服單通道試驗(yàn)臺(tái)上進(jìn)行。為驗(yàn)證輪轂電機(jī)懸置的電磁混合懸架的可行性，研制了直線電機(jī)樣機(jī)，按照圖14所示進(jìn)行臺(tái)架試驗(yàn)整體布局。試驗(yàn)通過dSPACE快速控制原型驗(yàn)證控制器效果，傳感器采集懸架的車身加速度、車身速度、輪胎位移等信號(hào)，經(jīng)濾波變壓處理后傳輸至dSPACE。dSPACE對懸架的動(dòng)態(tài)參數(shù)分析處理后，計(jì)算得到理想控制力，發(fā)出信號(hào)控制電機(jī)驅(qū)動(dòng)器使直線電機(jī)輸出推力控制懸架。試驗(yàn)臺(tái)架及控制系統(tǒng)設(shè)備如圖14所示。

為驗(yàn)證直線電機(jī)控制效果，對傳統(tǒng)式結(jié)構(gòu)和電磁懸置式結(jié)構(gòu)分別進(jìn)行試驗(yàn)并對比。試驗(yàn)環(huán)境是C級(jí)路面，車速設(shè)置為20 m/s，試驗(yàn)時(shí)間設(shè)置為10 s。試驗(yàn)相關(guān)參數(shù)見表1，試驗(yàn)結(jié)果如圖15所示。

圖14 單通道試驗(yàn)

圖15 試驗(yàn)結(jié)果

由圖15和表4可以看出，電磁懸置式結(jié)構(gòu)相比傳統(tǒng)式結(jié)構(gòu)車身加速度下降23.1%，輪胎動(dòng)載荷下降16.6%，由此可得電磁懸置式結(jié)構(gòu)無論是在車身平順性還是車身加速度方面都優(yōu)于傳統(tǒng)式結(jié)構(gòu)。試驗(yàn)結(jié)果表明：懸置電磁式結(jié)構(gòu)能改善車身平順性和輪胎接地性。

表4 試驗(yàn)結(jié)果

6 結(jié)論

1) 提出電磁混合懸架結(jié)構(gòu)，基于天棚控制策略設(shè)計(jì)了混合控制方式，從能耗和動(dòng)力學(xué)性能方面考慮，采用半主動(dòng)控制與主動(dòng)控制相結(jié)合的協(xié)調(diào)控制方式能提升車輛的平順性；從時(shí)域和頻域方面分析了系統(tǒng)的高頻和低頻共振特性。

2) 提出一種輪轂電機(jī)懸置的布置方式。懸置式輪轂電機(jī)相當(dāng)于一個(gè)動(dòng)力吸振器，能有效分擔(dān)輪胎受到的垂向動(dòng)載荷，以此來抑制由于輪轂驅(qū)動(dòng)電動(dòng)車非簧載質(zhì)量增大引起的垂向振動(dòng)負(fù)效應(yīng)。

3) 仿真與試驗(yàn)結(jié)果表明：采用輪轂電機(jī)懸置的懸架系統(tǒng)在頻域內(nèi)能有效抑制車輪型共振峰，并使車輪型共振頻率避免落在人體最敏感 4～12.5 Hz區(qū)段；直線電機(jī)采用天棚控制策略的電磁懸架能對車輛車身型共振起到削峰作用。采用電磁懸架的系統(tǒng)與傳統(tǒng)懸架相比，車身加速度降低24.7%，輪胎動(dòng)載荷下降13%，改善了輪轂電機(jī)驅(qū)動(dòng)電動(dòng)車的平順性和輪胎接地性。

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