蔡军

摘 要：由于我国当前对纯电动汽车的技术方面有所欠缺，导致市场上普遍出现的小型低速电动汽车，其车身和装配都比较简易，内部装饰粗略，仅带有最基础的操控设施和安全配备，与先进汽车的配置相差甚远。该文主要阐述了纯电动汽车悬架系统设计的具体条件、技术指标、及悬架系统的整体方案，采用麦弗逊悬架系统分析，最终提出悬架系统的主要评估方式。

关键词：纯电动汽车 悬架 性能 驱动

中图分类号：U463.33 文献标识码：A 文章编号：2095-2813（2015）06（b）-0113-02

由于纯电动汽车相比传统型汽车来说，其对生活环境所带来的危害极其微小，因此占有很广泛的发展前景和发展空间。但是由于纯电动汽车的操控稳定性和行驶平顺性较差，很难达到消费者的需求。采用纯电动汽车的悬置系统，则可以很好的减缓车身振动，增强其稳定性和平顺性，因此对纯电动汽车悬置系统的设计和优化是当前十分重要的任务。

1 悬置系统的设计条件

悬置系统的具体作用便是将整体车身的动力总成稳定起来，用来削弱车身的波动幅度。其动力总成主要包括电动机向车身传递时的振动，和车身向动力总成传递时的，经由悬架系统和地面摩擦时所产生的振动。车身良好的悬架系统不但能够减弱因为振动而导致的车内噪音，还可以优化纯电动汽车的的功效，可以将经由悬架系统的从车身向动力总成传递的振动降到最低，因此，纯电动汽车的悬置系统不仅仅可以作为动力总成的标准配件，又能够作为纯电动汽车良好的减振设备，所以，在对悬架系统进行设计时，需要满足下面的一些约束条件。

1.1 悬置元件的刚度符合要求

纯电动汽车悬置系统的主要作用便是承载动力总成，因此在对其进行设计时需要顾及到车身因强重力作用而导致的悬置元件的变形情况。此外，也要顾及到纯电动汽车车轮的反作用所产生力矩的因素，这便要求所使用的悬置元件稳固良好，性能优异，可以承载普遍范围内的静载荷和动载荷的功效，这便需要悬置元件的刚度符合要求，不能松软易折，如此方能确保悬置系统的持久性，使纯电动汽车的寿命延长，并且能够配合动力总成良好运行。

1.2 悬置系统具备隔振功效

悬置系统不但要可以减缓动力总成本身所产生的波动传递到车身，还需要可以减缓崎岖路面对动力总成的负面作用，所以，悬置系统要具备良好的隔振功效，其总体性能的判断普遍使用如下公式进行计算：

为隔振传递率，为悬置元件阻尼比，为激励输入频率，为系统的固有频率。当时，隔振传递率，这样悬置系统方能起到很好的隔振功效，这点也为设计纯电动汽车悬置系统所必须考虑的一点。此外，不但要满足上面的要求，设计悬置元件的刚度也不能过大而超出许可范围，这样会致使系统的固有频率产生变化，使系统的隔振功效下降。

2 主要技术指标

2.1 整车级技术标准

依照基准车型当前的市场状况显示，在以一些纯电动汽车为例进行悬架系统设计之后，发现其操作稳定性和平顺性与基准车并无差异，然而仍要对纯电动汽车的转向盘进行整改和完善，由于纯电动汽车普遍使用转向柱式的电动驱动来进行转向，与基准的液压助力转向相比，其功效更为良好和易于操作。需要根据各种车速的情况下来构建各种助力曲线，这样可以很好地提升驾驶员的操纵质感和体验。其中，侧倾梯度则代表纯电动汽车车身的侧倾角在不同侧向加速度下所产生的各种不同的变化率，在这个值比较小的情况下，纯电动汽车进行车辆转弯时多产生的侧倾梯角便会越小。然而倘若侧倾梯度的值低于许可范围，便会极其严重的影响纯电动汽车的稳定性。这项参数的标准普遍设置为4°～4.5°/g左右。若是针对小型纯电动汽车，为了方便家庭操作，这项指标普遍设定在2°/g左右，这0样可更深层次的抵环境干扰。其要求需要满足如下公式：

是转向灵敏度，是转向传动比，是轴距，是重力加速度，是车速，是不足转向梯度。一般在的情况下，会使转向灵敏度调整为。

2.2 系统级技术标准

为了使纯电动汽车的悬架系统具备低廉的成本和良好的结构，这便需要最大限度地保证当前市场基准车悬架系统的元件和构造，然后对其悬架系统进行相应的整改设计来达到相关指标，这样设计出的悬架系统所具备的性能和质量都会获得很好的提升。其中，轮跳便为系统指标中比较关键的部分，主要代表轮心跳动量。在进行悬架系统的设计时要进行最大极限行程，以及行程的确定。从纯电动汽车的平顺性的功能特性来看，行程的值愈大，纯电动汽车内部的驾驶舒服度就越高。在极限行程的设计方面便需要整体顾及到行程及总布置的要求。普遍将前车轮的上跳值设定在（100±10）之间，将下跳值设定在（80±10）之间。而纯电动汽车的后车轮在综合顾及到没有负载影响的情形下，其轮心变动通常会比前车轮的变动幅度大，因此将后车轮的上跳值设定在（125±10）之间，下跳值设定在（70±10）之间。前悬侧倾刚度可以设置为，后悬侧倾刚度则设置为，如此方可以达到侧倾梯度以及侧向力转移的条件需求。

3 悬架系统的整体设计方案

针对一款改型的纯电动汽车进行分析，对其总体参数展开相应的研究发现，其轴荷和车轮定位的参数都发生了相应的改变，虽然变化幅度不是很大，但是综合其设计理念、实用性和麦弗逊式悬架特征上的分析，对这款改型的传电动汽车的前悬架进行软件模拟，其模拟图如图1所示。

悬架结构的弹簧选用也十分重要，性能较为良好的弹簧能够使车身的重心下降，使车身外观更为美观。此外，若要保证纯电动汽车内部驾驶的舒服度，便需要选用品质较为柔软、有弹性，质地良好的弹簧作为材料。倘若选用了质地比较坚硬，不易伸缩和控制的弹簧则会使纯电汽车内部驾驶的舒服度下降。也不是完全没有优点，这种硬质弹簧可以使驾驶员良好的控制转向速度和刹车操作。当前在弹簧材料的选用上，比较有代表性的便是优良材质的钢筋，从未进行热处理操作，直接进行冷卷操作而形成的弹簧。此类弹簧的伸缩性能良好，相对热卷形成的弹簧来说，其抗疲劳能力较为优异，使用寿命也有所增长。然而，倘若所选用的弹簧的性能很软，已经超出最低许可范围，便会产生露底现象，也就是说已经将悬挂的行程消耗完毕，不能再进行使用。倘若在纯电动汽车进行转弯的时候产生露底现象，那么便可以将弹簧的弹力系数看做无限大，已经不再具备可压缩性，便会使车身发生严重的漂移，致使其平稳性发生下降。

3.1 麦弗逊悬架的系统分析

麦弗逊悬架需要很多的零件来进行构建，所以在对其悬架体系的分析中常常运用空间机构分析法。这种方法把悬架总成中的元件来进行等效操作，将其视作刚体展开详细的分析，这样便可以良好的研究其悬架系统所进行的空间运动。图2便是麦弗逊式悬架的简要表示，依照图中所标出的等效措施，能够清晰地发现悬架摆臂与转向节的链接是以球副的形式来进行等效。那么减振器的上支点，以及车身的链接便可以等效为一个转动副。如此，便可以将麦弗逊式悬架进行抽象描述，使其形成为固定而封闭的空间体系来进行研究。

使用专用软件中的麦式悬架的模板来设定前悬值，也要进行前转向系统是构架和选取，依据实践测量的测量值展开相应的整改，加入悬架特性虚拟评估试验台，最终得到纯电动汽车悬架结构的整体模型图如图3和图4所示。

前轮的前束角在悬架结构中起到十分重要的作用，其可以显著的影响悬架运动学性质，根据市场情况来看，当前纯电动汽车的的前束值有呈现出降低的趋势。普遍在进行悬架系统的设计中，将前束值设定在以内，当前轮外倾处于负数的情况下，其前束也情况相同，也为负数，这样便会转化成为前轮后束。在前轮前束的协调上，一般利用调节横拉杆的伸缩度来进行前轮前束的整改。在普遍情况下，需要当车轮上跳的时候，其前束角的变动幅度具有弱负性的特性，当车轮下跳时，其前束值会相应的降低。当车轮上跳时，其前束值也会发生下降，由此便会使车轮发生很大程度的损伤，需要对这个变量展开优化设计。

在主销内倾角方面，倘若这个值在符合要求的变动区间中发生改变，其内倾角的数值不应该太大，不然在纯电动汽车进行车辆转弯时使车轮绕主销发生很大程度的滑移，这样也会致使纯电动汽车的车轮产生损伤现象。此外，其内倾角当然也不能太小，超出临界值将会发生危险。因此，在主销内倾角值的设计方面，通常将其值设定在之间。倘若是在许可范围内，普遍采用其中相对较小的数值。

在主销后倾角方面，其后倾角的数值最好不要太大，这主要是由于回正力矩普遍将跟随后倾角的变大而变大，这样会致使纯电动汽车转弯时花费很大的外力，从而使车辆驾驶的舒服度下降。当然，后倾角的选用也不能太小，低于临界值将会致使驾驶的稳定性发生下降，使车辆在驾驶过程中发生轻微偏移，转向回正也相应产生许多的问题和矛盾。因此，通常将后倾角值调整在之间，在正常区间内，普遍选用较小值。倘若悬架系统中的主销后倾角的某个环节不在标准区间中，那么也会致使轮胎的损伤，因此，这项变量也需要进行相应的优化。

4 悬置系统的性能评估

纯电动汽车悬置系统的工作性能十分重要，这将成为整体汽车质量及市场销售情况的基础标准，具有良好性能的纯电动汽车不但可以有效节能，并且将在提倡环保减排的社会中占有极大的发展优势。因此，通常在纯电动汽车的悬置系统设计完成后，需要对其进行性能评估。判断其是否具有很强的隔振和减振的功效，并且可以使动力总成与车身间传递的振动显著下降。这是当前对纯电动汽车悬置系统设计的主要观念。

在评估悬置系统在纯电动汽车的各种明显工况下的性能状况时，普遍使用两类方式，也就是频域法及时域法。这里主要介绍频域法，此类方法普遍用来评估系统的固有频率，有时也用来评估其在其他环境的影响下所带来的响应问题。这种评估结果普遍得出的是和频率相关的量，能够获得系统的振动模态、振动能量分布等各种函数。因此基于这种状况下的激励振幅不会发生变化，只有频率在规定区间内产生一定的波动，所以此类评估方式主要是来分析近似稳态的响应。在日常的实践操作中，普遍采用白噪声的振动方式来代替前面所说的激励源，而且还可以获得和实践振动响应相相似的评估结论。其主要原因在于激励源和白噪声的功效极为相近，总而言之，这种评估方法具备很好的实践性和可靠性。

5 结语

纯电动汽车的电力供给一般为动力蓄电池，不但具有很好的节能优势，在环境保护方面也优于传统汽车。然而，我国在纯电汽车的生产和研发方面有所欠缺，在纯电动汽车由传统汽车的进化过程中，使原先传统汽车的整车总布置产生很大的变化，总质量及质心位置的设计无法满足驾驶者的需求，相对传统汽车而言，其操纵稳定性和平顺性都发生了很大程度的降低。但是对纯电动汽车进行悬架系统的设计和分析，通过进行详细的探索研究，并使用计算机辅助软件对悬架系统进行模拟，不但可以提升纯电动汽车的工作性能，还可以提升其行驶的平顺性，这对我国纯电动汽车行业的发展具有十分重要的作用。

参考文献

[1] 杨易，江清华，周兵.纯电动汽车最佳动力性换挡规律研究[J].汽车技术，2011（3）：1-5.

[2] 刘小飞.纯电动轿车动力系统参数匹配及电机控制策略研究[D].吉林：吉林大学，2011.