Dynamics of the vehicle rear suspension system with electric motors mounted in wheels

• Autorzy: Dukalski Piotr , Będkowski Bartłomiej , Parczewski Krzysztof , Wnęk Henryk , Urbaś Andrzej , Augustynek Krzysztof

Identyfikatory

DOI

10.17531/ein.2019.1.14

Warianty tytułu

PL

Dynamika układu tylnego zawieszenia pojazdu z silnikami elektrycznymi wbudowanymi w koła

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

The dynamics analysis of the rear suspension system of the Fiat Panda III with electric motors mounted in wheels is presented in the paper. The simplified model of this system modeled using the multibody system dynamics method and the MSC. Adams package is proposed. In order to validate the proposed numerical model, the road tests were carried out consisting on passing the vehicle without motors in wheels at constant speed through the obstacle. The vertical displacement of the center of the vehicle wheel was measured during the tests. During the validation, parameters of the wheel-to-road contact, stiffness coefficients of springs and shock absorber damping coefficients of the suspension of the simulation model were modified so that the numerical results were consistent with the experiment. Further, such a tuned model was used to simulate the motion of suspension with the motors mounted into the wheels. The obtained results were validated, obtaining the accepted compatibility. In the following, a series of calculations was carried out in order to analyze the influence of stiffness coefficients of springs and shock absorber damping coefficients on the dynamic response of the suspension.

PL

W artykule przedstawiono analizę dynamiki układu tylnego zawieszenia samochodu Fiata Panda III z silnikami elektrycznymi wbudowanymi w koła. Uproszczony model układu uzyskano przez zastosowanie metod dynamiki układów wieloczłonowych i ich implementacji programowej w postaci pakietu MSC.Adams. W celu walidacji zaproponowanego modelu symulacyjnego wykonano testy drogowe polegające na przejeździe pojazdu bez silników wbudowanych w koła przez przeszkodę ze stałą prędkością. Podczas badań mierzono pionowe przemieszczenia środków kół pojazdu. W procesie walidacji modyfikowano parametry kontaktu koła z nawierzchnią, współczynniki sztywności sprężyn zawieszenia oraz współczynniki tłumienia amortyzatorów, tak aby otrzymać akceptowalną zgodność wyników numerycznych z eksperymentem. Dostrojony model symulacyjny został dalej użyty do symulacji ruchu zawieszenia z silnikami wbudowanymi w koła. Otrzymane wyniki dalej porównano z badaniami uzyskując akceptowalną zgodność. W pracy wykonano również szereg symulacji mających na celu zbadanie wpływu współczynników sztywności sprężyn zawieszenia i współczynników tłumienia amortyzatorów na odpowiedź dynamiczną układ tylnego zawieszenia.

Słowa kluczowe

EN

multibody system dynamics; rear suspension system; electric motor; wheel hub motor

PL

dynamika układów wieloczłonowych; układ tylnego zawieszenia; silnik elektryczny; silnik w piaście koła

• Wydawca: Polskie Naukowo-Techniczne Towarzystwo Eksploatacyjne
• Czasopismo: Eksploatacja i Niezawodność
• Rocznik: 2019
• Tom: Vol. 21, no. 1
• Strony: 125--136
• Opis fizyczny: Bibliogr. 19 poz., rys., tab.

Twórcy

autor

Dukalski Piotr

• Institute of Electrical Drives and Machines – Komel al. Roździeńskiego 188, 40-203 Katowice, Poland

autor

Będkowski Bartłomiej

• Institute of Electrical Drives and Machines – Komel al. Roździeńskiego 188, 40-203 Katowice, Poland

autor

Parczewski Krzysztof

• Department of Combustion Engines and Vehicles University of Bielsko-Biala ul. Willowa 2, 43-309 Bielsko-Biala, Poland

autor

Wnęk Henryk

• Department of Combustion Engines and Vehicles University of Bielsko-Biala ul. Willowa 2, 43-309 Bielsko-Biala, Poland

autor

Urbaś Andrzej

• Department of Mechanical Engineering Fundamentals University of Bielsko-Biala ul. Willowa 2, 43-309 Bielsko-Biala, Poland

autor

Augustynek Krzysztof

• Department of Mechanical Engineering Fundamentals University of Bielsko-Biala ul. Willowa 2, 43-309 Bielsko-Biala, Poland

Bibliografia

• 1. Anderson M, Harty D. Unsprung Mass with In-Wheel. Motors - Myths and Realities. 10th International Symposium on Advanced Vehicle Control. Loughborough, UK, 2010: 261-266.
• 2. Bernatt J, Król E. Comparison of two versions of electric motors used in a drivetrain of an electric car. The 25th World Battery, Hybrid and Fuel Cell Electric Vehicle Symposium & Exhibition, EVS-25 Shenzhen, China, Nov. 5-9, 2010.
• 3. Chłopek Z. Research on energy consumption by an electrically driven automotive vehicle in simulated urban conditions. Eksploatacja i Niezawodnosc - Maintenance and Reliability 2013; 15(1): 75-82.
• 4. Dixon J C. Suspension Geometry and Computation, Willey, Chichester 2009, .https://doi.org/10.1002/9780470682906
• 5. Dukalski P, Będkowski B, Wolnik T, Urbaś A, Augustynek K. Założenia projektu silnika do zabudowy w piaście koła samochodu elektrycznego. Maszyny Elektryczne - Zeszyty Problemowe; 2/2017 (114): 263-272.
• 6. Dzida J. Porównanie różnych sposobów kierunkowego napędzania pojazdów silnikami elektrycznymi. Napędy i Sterowanie 2017; 2: 50-55.
• 7. Ehsani M, Gao Y, Gay S E, Emadi A. Modern Electric, Hybrid Electric and Fuel Cells Vehicles, Fundamentals, Theory and Design. CRC Press; London 2017: 99-116.
• 8. Griffin M J. Handbook of Human Vibration, Academic Press, London 1990.
• 9. Król E, Rossa R. Modern magnetic materials in permanent magnet synchronous motors IEEE Xplore: 25 October 2010, 10.1109/ ICELMACH.2010.5607962.
• 10. Kropáč O, Múčka P. Shapes of obstacles in the longitudinal road profile. Shock and Vibration 2011; 18: 671–682, https://doi. org/10.1155/2011/150487.
• 11. Kulkarni A, Ranjha S A, Kapoor A. A quarter-car suspension model for dynamic evaluations of an in-wheel electric vehicle. Proceedings of the Institution of Mechanical Engineers, Part D: Journal of Automobile Engineering 2018; 232(9): 1139-1148, https://doi. org/10.1177/0954407017727165.
• 12. Merkisz J, Pielecha I. Układy elektryczne pojazdów hybrydowych. Wydawnictwo Politechniki Poznańskiej, Poznań 2015; 12(19): 139-154
• 13. Pacejka H B. Tire and vehicle dynamics, SAE, Warrendale 2006.
• 14. Parczewski K, Wnęk H. Impact of tire inflation pressure during overcoming of road unevenness. Proceedings of 21th International Conference Transport Means. Kaunas, Part 1; 2017: 154-157.
• 15. Ślaski G, Gudra A, Borowicz A. Analysis of the influence of additional unsprung mass of in-wheel motors on the comfort and safety of a passenger car. The Archives Of Automotive Engineering 2014; 3(65): 51-64.
• 16. Watts A, Vallance A, Fraser A, Whitehead A. Integrating In-Wheel Motors into Vehicles - Real-World Experiences. SAE Int. J. Alt. Power 2012; 1(1): 289-307, https://doi.org/10.4271/2012-01-1037.
• 17. Wicher J., Więckowski D. Influence of vibrations of the child seat on the comfort of child's ride in a car. Eksploatacja i Niezawodnosc - Maintenance and Reliability 2010; 48(4): 102-110.
• 18. Zegelaar PWA. The dynamic response of tyres to brake torque variations and road unevenness's, PhD Thesis Delft University of Technology, Delft 1998.
• 19. ISO 2631-1:1997 Mechanical vibration and shock - Evaluation of human exposure to whole-body vibration - Part 1: General requirements. International Organization for Standarization, 1997.

Uwagi

Opracowanie rekordu w ramach umowy 509/P-DUN/2018 ze środków MNiSW przeznaczonych na działalność upowszechniającą naukę (2019).