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考虑转矩波动的电动汽车悬架NVH性能参数优化

李程祎;左曙光;段向雷

【摘要】Asuspension-wheel-roadmulti-bodydynamicsmodelisbuiltfor

awheel-drivenelectricvehicle,andtwooptimizationswithresponse

surfacemethodandgradientdescentschemerespectivelyareconducted

successivelywithtorquefluctuationmodelasexcitation,takinginto

accounttheeffectsofharmonicwaveinrotormagneticfield.Thefinal

resultsshowthatoptimizationsmarkedlyreducetheeffectsoftorque

fluctuationoncarbodyvibrationandimprovetheNVHperformanceof

suspension.%为某轮边驱动电动汽车建立了悬架-轮胎-路面多体动力学模型,并以

考虑转子磁场谐波影响的转矩波动模型为激励,依次用响应面法和梯度下降法对衬

套和弹簧等悬架参数进行了两次优化.最终的结果表明,优化后明显减少了转矩波动

对车身振动的影响,提高了悬架的NVH性能.

【期刊名称】《汽车工程》

【年(卷),期】2013(035)004

【总页数】5页(P303-306,316)

【关键词】电动汽车;悬架;电机转矩波动;NVH性能;优化

【作者】李程祎;左曙光;段向雷

【作者单位】同济大学新能源汽车工程中心,上海201804

【正文语种】中文

前言

作为电动汽车的一种重要形式，轮边驱动电动汽车依靠独立电机驱动单个车轮，并

将驱动电机布置在车架或悬架上(而不同于轮毂驱动直接集成在轮胎内的形式)，从

而使等效非簧载质量大幅减小，较好地解决了非簧载质量过大带来的平顺性问题

[1];通过精确的电子控制来实现理想的车辆稳定性控制(如牵引力控制、制动防抱死

控制和横摆稳定性控制等)，从而改善了车辆的行驶性能。

汽车的NVH性能是衡量汽车水平的一个重要指标[2]。但由于受到供电电流谐波

分量、磁场的非正弦分布、定转子偏心、定子开槽和电机控制系统测量误差等因素

的影响，电机输出转矩存在一定幅度的波动[3]。而波动的转矩直接作用在轮胎上，

引起轮胎与地面间纵向和垂向作用力的冲击与波动，从而导致整车纵向和垂向的振

动问题。有研究表明[4－5]，驱动电机的1、2和6阶转矩波动是车身结构振动和

车内噪声的主要激励源，且激励峰值频率分布在30～280Hz的中高频范围内。

对此，许多学者进行了深入的研究。有些学者就转矩波动的来源入手，从电机控制

的角度出发研究如何抑制电机的转矩波动[6－7];还有些学者尝试通过在电机输出

端加入扭转减振器，试图从传递途径的角度来衰减转矩波动。本文中从轮胎-悬架

系统的角度出发，将悬架作为轮胎和车身之间的隔振元件考虑。首先在Adams中

建立悬架-轮胎-路面多体动力学模型;然后通过响应面法对性能参数进行第1次优

化和灵敏度分析;最后对灵敏度较高的参数用梯度下降法进行第2次优化。最终的

优化结果明显减小了转矩波动对车身振动的影响。

1悬架-轮胎-路面多体动力学模型的建立

要想正确分析转矩波动对悬架NVH的影响，首先在Adams/View中建立准确的

悬架-轮胎-路面多体动力学模型。为了排除前、后悬架间振动的耦合，只建立基于

后悬架的多体动力学模型。

1.1悬架模型

本文的研究对象是某轮边驱动电动汽车，其后悬架三维模型见图1。该车后悬架为

扭转梁结构，采用电机加两级斜齿轮减速器的驱动形式。减速器的壳体同时也是悬

架的纵臂，减速器输出端连接车轮，驱动电机用螺栓固接在减速器壳体上并驱动减

速器输入端。中间一根扭转梁分别连接左右悬架的纵臂。

图1轮边驱动电动车后悬架三维模型

根据三维模型关键硬点和拓扑结构，在Adams/View中建立后