1. 研究目的与意义（文献综述）
当今，发展新能源产业和低碳经济有利于社会的可持续发展，传统汽车工业正逐步向电动汽车工业发展转型[1]。目前，电动汽车按驱动形式的不同可以分为两类，一种是集中驱动式电动汽车，即采用电机替代传统的内燃机并配有机械传动系统来进行驱动。另外一种是轮边驱动式电动汽车，即利用轮毂电机将输出的扭矩直接传递至车轮进行驱动。相比于集中式驱动形式中电机采用的中央布置形式，轮边式驱动将轮毂电机安装于轮辋内，省略一些传动系统，直接对各个车轮进行独立的转矩控制。轮边驱动式电动汽车，因其结构简洁、高效传动、以及借助独立控制可实现差速转向和驱动防滑等优点，成为电动汽车发展的一个独特方向[2]。但轮边驱动在实际应用中还存在诸多问题，除了结构复杂、布置困难、可靠性和散热性差等问题外，特别是由于轮毂电机的引入大大增加了非簧载质量，并在不平路面激励下轮胎跳动、载荷不均、轴承磨损以及安装误差引起的如电机气隙不均，以及轮毂电机自身的转矩波动等问题，给汽车的平顺性带来不利影响[3-4]。因此，如何减小这种不利影响，是轮边驱动式电动汽车发展所要解决的重要问题之一。
针对轮毂电机引入产生的非簧载质量增大的负效应，国内外研究中解决此问题的思路主要有：电机的轻量化设计，如对采用合金材料或从结构上将电机和制动系统等进行一体化设计等；轮毂电机安装的改进，如采用盘式电机将定子转换为簧载质量或将轮毂电机悬置作为吸振元件等[5]。对于集成的一体化设计，考虑到车轮和电机性能需求和可靠性方面的限制，效果有限。而将轮毂电机的悬置的方法，从效果上看对提高平顺性很有效，但对动力传递结构的可靠性和电机的疲劳寿命要求很高。针对路面激励引起的如电机气隙不均等电磁特性问题，有研究提出布置轮内减振系统的解决思路：如为减小路面对电机的垂向冲击力，在轮毂电机和车轮间布置弹簧阻尼减振器[6]；有的在轮毂电机和悬架、支撑轴和轮辋间布置悬置元件[7]。考虑到车轮有限的空间以及悬置元件所需特殊的弹性特性，轮内布置减振系统无疑给设计提高了难度。针对电机的转矩波动问题，有的学者就转矩波动的来源着手，从电机控制的角度来抑制转矩波动[8]；还有的学者尝试在电机输出端布置扭转减振器来抑制转矩波动[9]；也有的学者对悬架系统的参数进行重新匹配优化[10-11]。
综合国内外对引入轮毂电机对电动车平顺性影响的相关研究，可见，对于轮边驱动电动汽车这种特殊的动力布置形式，对其平顺性进行控制是十分必要的。大多数研究集中于电机的安装布置或电机的控制策略，这无疑给电机的设计和可靠性提出了更高的要求。而悬架系统直接影响汽车的平顺性，所以有必要从悬架系统的角度深入探索平顺性的改善方案。通过对悬架系统和轮毂电机进行匹配优化可以达到一定的效果，但只能保证在某种特定行驶工况下地良好减振性能。考虑到轮毂电机恶劣的工作环境，以及在不同道路工况下的综合性能表现，若能对悬架系统进行主动控制，则可使车辆始终处于最优的动力学性能。相比于传统被动悬架的局限，主动悬架系统通过调节悬架的刚度和阻尼，使车辆的悬架动力学性能与道路行驶条件相适应[12]。因此，主动悬架技术为解决轮边驱动电动车的平顺性问题带来了契机[13]， 但主动悬架依赖外部能量的问题限制了其发展，而电动汽车为保持高续航里程，则对节能提出了更高的要求。所以，若能把在传统悬架中以热能耗散掉的部分振动能量进行回收利用，则实现了既改善了车辆动力学性能又降低了能耗的目的[14-15]。
2. 研究的基本内容与方案
本研究采用理论与仿真相结合的研究方法，从轮边驱动电动车动力学系统理论分析和能量回收性的角度出发，探讨如何通过振动能量的回收，使主动悬架对轮边驱动电动车进行协调控制，来改善轮边驱动电动车的舒适性和节能性。具体研究内容有以下几个方面：
1）轮毂电机驱动系统平顺性研究
从轮毂电机的本体结构出发，根据电动车对电动机的要求进行电机的选型，研究电机的电磁特性。将所选电机具体运用到轮边驱动电动车上，在路面不平度和电机电磁的复合激励下，对车辆的振动响应特性进行分析，深入揭示复合激励对车辆平顺性的影响规律。
2）主动悬架振动能量回收原理的研究
首先确定馈能主动悬架作动器的类型，然后分析其能量回收原理，最后以优化其综合性能为目的，建立馈能悬架系统模型，对馈能主动悬架的动力学特性和能量回收性进行仿真分析。
3）电动车振动研究及能量分析
建立包含轮毂电机电磁激励影响下的整车悬架系统模型，针对典型的行驶工况，对平顺性和能量回收性进行仿真分析，选取相应综合性能指标，初步对利用馈能型主动悬架对改善轮边驱动电动车的平顺性并降低能耗的设想进行可行性验证，对改善效果进行定量评价。
具体技术方案如下图所示：
3. 研究计划与安排
| 周次 | 阶段研究任务 | 阶段成果 |
| 1-3周 | 文献收集整理阶段，研究国内外研究现状，提出问题，拟定解决思路 | 提交开题报告、文献检索和外文翻译 |
| 4-5周 | 确定轮毂电机选型，分析电机电磁特性，建立1/4车辆模型，对其振动相应特性进行仿真 | 揭示轮毂电机引入带来的平顺性负效应 |
| 5-6周 | 主动悬架虚拟样机的设计与仿真，主要包括作动器的设计与布置，对馈能主动悬架的动力学特性和能量回收性进行仿真分析 | 绘制三维效果图，仿真验证动能量回收原理的可行性 |
| 7-8周 | 建立整车悬架系统模型，对其动力学特性和能量回收性进行仿真分析 | 利用总体仿真结果验证最初提出的解决方案的可行性 |
| 9-10周 | 完善前几阶段的阶段成果，撰写总结性论文 | 完成论文初稿 |
| 11-12周 | 整理、完善图样及论文，资料袋整理 | 正式图样、论文 |
| 13-14周 | 提出答辩申请，并作答辩准备 | 答辩ppt |
4. 参考文献（12篇以上）
[1]洪兢，谭梦，张雄. 轮毂电机在电动汽车上的应用研究[j]. 机电工程技术，2013，42（16）：175-178.
[2] li xiaohua, qian hong. the present status andfuture trends of in-wheel motors for electric vehicles[j]. advanced materials research,2012(433): 69436950.
[3]何仁，张瑞军. 轮毂电机驱动技术的研究与进展[j]. 重庆理工大学学，2015，29（7）：10-18.
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