一种轮毂电驱动汽车乘坐舒适性分析方法及电机选型应用

摘要

本发明公开了一种轮毂电驱动汽车乘坐舒适性分析方法及电机选型应用，通过建立轮毂电驱动汽车的车身与车轮两自由度四分之一车辆振动系统模型，推导出车身加速度相对路面输入速度的幅频特性曲线的不变点，通过建模仿真分析指出轮毂电驱动汽车乘坐舒适性。同时公开了一种轮毂电驱动汽车乘坐舒适性分析方法在电机选型上的应用，分析得出由电机引起的非簧载质量增加是引起轮毂电驱动汽车乘坐舒适性变差的原因，并由不变点频率表达式给出轮毂驱动电机选型对电机质量的要求，改善高频段的乘坐舒适性。

主权项

一种轮毂电驱动汽车乘坐舒适性分析方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤一、建立路面、车身与车轮两自由度四分之一车辆振动系统模型：1.1)建立时域滤波白噪声路面输入系统数学模型：$\stackrel{·}{q}\left(t\right)=-2{\mathrm{\pi n}}_{00}uq\left(t\right)+2{\mathrm{\pi n}}_0\sqrt{G_q\left(n_0\right)u}W\left(t\right)$其中：n₀₀为下截止空间频率，n₀₀＝0.011m^‑1；q(t)为路面随机高度位移，m；W(t)为均值为零的高斯白噪声信号；1.2)建立车身与车轮两自由度四分之一车辆振动系统模型，并列出坐标原点选在各自平衡位置时的运动方程，所述运动方程如下：$m_2{\stackrel{··}{z}}_2+c({\stackrel{·}{z}}_2-{\stackrel{·}{z}}_1)+k(z_2-z_1)=0$$m_1{\stackrel{··}{z}}_1+c({\stackrel{·}{z}}_1-{\stackrel{·}{z}}_2)+k(z_1-z_2)+k_t(z_1-q)=0$其中：m₁和m₂分别是车轮质量和车身质量，kg；z₁、和分别是车轮位移、车轮速度和车轮加速度，m、m/s、m/s²；z₂、和分别是车轮位移、车轮速度和车轮加速度，m、m/s、m/s²；C为减震器阻尼系数，N/(m/s)；k和k_t分别为悬架刚度和车轮刚度，N/m；q为路面不平度，m；步骤二、计算分析不变点大小、位置：将所述步骤1.2)列出的运动方程变形后进行拉氏变换：m₂s²z₂(s)+m₁s²z₁(s)+k_t[z₁(s)‑q(s)]＝0；定义三个传递函数：$H_A\left(s\right)=\frac{{\stackrel{··}{z}}_2}{\stackrel{·}{q}}=\frac{{\mathrm{sz}}_2\left(s\right)}{q\left(s\right)}$$H_{SD}\left(s\right)=\frac{z_2-z_1}{\stackrel{·}{q}}=\frac{z_2\left(s\right)-z_1\left(s\right)}{sq\left(s\right)}$$H_{TD}\left(s\right)=\frac{z_1-q}{\stackrel{·}{q}}=\frac{z_1\left(s\right)-q\left(s\right)}{sq\left(s\right)}$其中：H_A、H_SD和H_TD分别是车身加速度传递函数、悬架弹簧动挠度传递函数和轮胎弹性动挠度传递函数；s＝jω；综合上述公式后得到关于|H_A(jω)|的不变点频率表达式：$f_i=\frac{1}{2\pi }\sqrt{\frac{k_t}{m_1}},$其中：k_t为轮胎刚度，m₁为非簧载质量；步骤三、路面、车辆仿真建模：3.1)在simulink中搭建滤波白噪声形式的时域路面输入模型模块，并做成子模块用于不同路面或不同行驶速度的行驶工况；3.2)根据所述步骤一中建立的车身与车轮两自由度四分之一车辆振动系统模型列出的运动方程在simulink模块中搭建模型，引入所述步骤3.1)中搭建的滤波白噪声形式的时域路面输入模型模块，并给出车辆模型参数，并向workspace中输出目标参数；根据搭建的仿真模型进行仿真，将仿真结果绘制曲线与计算结果对比得出乘坐舒适性分析结果。