基于声子晶体带隙特征的电动车悬置总成多频带减振方法研究

Electric Vehicle has become a competitive and popular solution in the trend of developing new energy vehicle due to its high efficiency, zero contamination and compatibility to stock platform. Nowadays the vibration issue in the electric powertrain becomes the main restriction to the EV's drivability. In consideration of the different vibration characteristics and layout condition of EV powertrain, the multi-band vibration issue on the main transfer path consisted of mounting structures and sub-frame becomes the difficulty in the vibration control of EV powertrain. Due to its devisable wide stop-band and flexible structural application, phonic crystal structure is a recent hot and prospective field in the research of structural vibration control. It is an important innovation of this project to apply the phonic crystal structure to the mounting structure and sub-frame. The development of the band gap mechanisms theory and property calculation provides theoretical support and tools for structural vibration control, which brings academic significance and appliance value.

电动汽车由于其环保高效节能的特性、空间布置的灵活性与对传统汽车平台的适应性成为新能源汽车中具有代表性和竞争力的方案。其动力系统的振动新问题在电动汽车产业化过程成为制约电动汽车平顺性和舒适性的关键问题。由于电动汽车动力总成振动源特性和总布置的变化，使得以悬置总成及副车架为主要振动路径的多频带范围的结构振动问题成为电驱动动力总成减振研究的难点。 声子晶体结构因其可设计的宽频带带隙特性和结构适用性成为此类结构减振中颇具前景的研究热点。将声子晶体结构应用到电驱动动力系统的悬置总成和副车架中是本项目研究的一个重要创新方面。通过拓展中低频弹性波带隙的机理、算法研究和结构应用设计研究，为结构减振应用提供重要的理论方法和支持。因此开展本项目的研究具有重要的理论意义和创新性。

本项目在当前电动汽车日益发展的时代背景下，针对电驱动动力总成振动激励频域范围宽、多倍频分布等新问题，开展了将声子晶体结构应用于电驱动动力总成副车架衰减动力总成振动激励的研究。主要完成了三个方面的研究工作：1) 开展了电驱动汽车动力总成的主要振动来源——车用驱动电机的径向力波和特定工况下转矩响应特性的研究，完成了典型车用电机的径向力波的理论推导和仿真分析，完成了特定工况下转矩响应特性的理论和试验研究；通过理论、仿真和试验分析研究确定了典型车用电机在常用加速工况振动激励以多个倍频阶次分布在0 ~ 700 Hz范围内；2) 建立了考虑液固耦合特性的液压悬置力学模型和有限元模型，完成了关键物理参数的识别和试验验证，将悬置振动模型的应用频率范围进行了拓展，并基于此在拓展的频率范围上针对振动力传递特性对关键物理参数进行了优化；3) 基于电机激励特性和悬置隔振特性，确定了以局域共振声子晶体梁结构作为应用于电驱动动力总成支承结构进行隔振的基本形式，建立了局域共振声子晶体梁的振动弹性波传递模型，结合电驱动系统的激励特性提出了多种宽频域多带隙分布的新结构布置形式，厘清其多种有效调控、拓展带隙的方法及其机理，并对所提出的新结构的振动衰减特性进行了试验验证和应用于电驱动动力系统副车架上的隔振效果评估。