微型四輪獨立驅動電動汽車減震器結構設計

舒雄

摘 要：基于四輪獨立輪轂電機驅動電動汽車的結構和發展需求，提出一種自供能智能減振器的設計，分析了四輪獨立輪轂電機驅動電動汽車的車身受力特點及減震器設計要求，給出了該智能減震器整體設計方案。

關鍵詞：自供能，微型電動汽車，輪轂電機

0 引言

隨著社會和汽車工業的發展，人們對汽車的舒適性和操縱性有了更高的要求，而減振器智能化是汽車發展智能化的內涵之一。目前大部分汽車使用的仍是被動懸架， 減振器阻尼系數不能隨行駛工況調節， 難以適應不同的道路狀況，因而減振性能有限。采用可控的主動懸架可實現在不同的行駛條件下懸架性能最優， 顯著改善車輛的行駛平順性和操縱穩定性。LOTUS公司開發的液壓主動懸架，通過伺服系統控制液壓缸內的壓力差，推動活塞抑制車身振動。Stribrsky等以三相同步直線電機為力發生器設計了用于車輛主動懸架的作動器及魯棒控制算法。隨著能源危機加劇，節能是汽車設計必須考慮的問題之一，因為目前電池技術的局限，更需要考慮能源消耗。解決可控懸架能耗問題是汽車發展面臨的需求， 而振動能量回收是降低能耗和減少使用成本的一個有效方法。Suda等提出將結構振動能量回收與振動控制結合的思想，設計了一種自供電主動懸架系統，由同一直流直線電機實現能量回收和主動控制。Kim等提出了將結構振動能量回收與智能阻尼器相結合，設計了一種車輛由交流電機與電流變阻尼器組成的懸架系統，交流電機回收振動能量，經過變壓器升壓及直流整流后，供給電流變阻尼器。

盡管如此，但是很少有學者結合未來汽車的發展考慮自供能智能減振器設計，比如基于未來汽車發展熱點的四輪獨立輪轂電機驅動的電動汽車需求考慮。而且許多研究著重于某個方面，較少從系統化全面的考慮減振器的設計。部分研究探討了減振器的結構設計，但結構占用空間比較大，功能設計也需進一步完善，離實際應用還有一定距離。

1 四輪獨立輪轂電機驅動電動汽車車身受力特點

采用集成模塊化設計的四輪獨立輪轂電機驅動的電動汽車應用線控技術，省略傳統汽車所需的機械裝置，驅動系統和整車結構簡潔，可利用空間大，有利于減振器的非標準設計。較傳統汽車而言，四輪獨立驅動電動汽由于輪轂電機轉速的控制差異，車身不僅承受縱向力，還承受比較復雜的橫向力，所以要求減振器具有抗橫向力影響的能力。傳統的液力減振器或基于電流變液、磁流變液的減振器，對于液體的密封有相當高的要求，受到復雜的橫向力可能會造成密封元件的損壞，從而影響減振器的壽命。而采用集成減振、驅動和剎車的模塊化設計增加了汽車的簧下質量，減輕了簧上質量，對懸架系統的動態響應和乘坐的舒適性有影響。所以設計減振器也要考慮減小簧下質量。而采用電流變彈性體作為智能減振器的介質沒有液體密封問題，且質量較輕。

2 基于電流變彈性體的減振器結構設計

基于四輪獨立輪轂電機驅動電動汽車的減振需求，參考現有研究基礎，設計一種基于電流變彈性體的智能減振器。智能阻尼器結構設計，包括外殼、絕緣筒、彈性底座、電極螺桿、電流變彈性體、電極連桿、彈性電極、端蓋、薄螺母、螺釘、螺栓、防塵套以及吊環，電流變彈性體以淀粉微粒和鈦酸鋇微粒為分散相，硅油為潤滑添加劑，硅橡膠為基體。

電流變彈性體粘合在活塞以及電極兩端，電極螺桿與彈簧電極通過絕緣筒進行固定，考慮到要減少軸向上的空間結構，增加實際可利用的活塞運動路線，電極連桿與絕緣筒之間采用薄螺母連接，而彈性電極與絕緣筒之間是不可穿透、不常拆裝的連接形式，因此采用的是螺釘連接，彈性電極的大端、外殼端蓋之間的連接考慮到連桿所受到的徑向力較大，同時有中間部件，因而采用螺栓進行連接，彈性電極的大端與小端中間開有大小不同的孔供連桿穿過，連桿與彈性電極間有絕緣材料隔開，彈簧底座的小端與外殼底部進行焊接，大端通過螺紋孔連接在電極螺桿上連桿穿過電流變彈性體與活塞連接在一起，最后防塵套里端通過軸肩進行軸向固定，外端通過吊環上的螺紋孔進行固定。

3 結論

結合四輪獨立輪轂電機驅動電動汽車的結構和發展需求，提出一種自供能智能減振器的設計思路，給出了該智能減震器詳細的設計方案及結構圖。

參考文獻：

[1] Hyniova K， Stribrsky A， Honcu J， et al. Active Suspension System with Linear Electric Motor[J]. Wseas Transactions on Systems， 2009， 8（2）：278-287.

[2] Beno J H， Bresie D A， Ingram S K. Electromechanical Suspension System[R]. Final Report to U.S. Army， 1995.

[3] Suda Y， Shiiba T. New Hybrid Suspension System with Active Control and Energy Regeneration[J]. Vehicle System Dynamics， 1996， 25（ S1）：641- 654.

[4] Kim K S， Choi S B， Cheong C C. ER Suspension System with Energy Generation[J] . Journal of Intelligent Material Systems and Structures， 1999， 10（9）：738- 742.