基于自抗扰控制的轮毂电机驱动电动汽车耦合振动抑制

针对路面随机激励和轮毂电机不平衡电磁激励引起的电磁耦合振动对轮毂电机驱动电动汽车的影响，提出一种基于自抗扰的振动抑制方法。建立车辆1/4振动系统数学模型，设计了一种基于自抗扰的控制器，将路面随机激励和电机自身产生的电磁激励视为总扰动进行统一观测补偿控制，并通过MATLAB/Simulink对所提出的控制策略进行仿真验证。结果表明，自抗扰控制对由路面不平度和偏心电磁力引起的电磁耦合振动具有较好的抑制效果。     

某型车用发电机电磁噪声的数值仿真

针对某型车用爪极发电机存在的电磁噪声问题,建立了发电机的电磁学有限元模型、动力学有限元模型和声学边界元模型,进行多物理场耦合的数值仿真,获得发电机的电磁力波、振动响应和外部声场噪声等信息。对比仿真与实验分别得到的测试半球面上的平均声压级,发现两者吻合较好,说明该数值仿真方法具有较高的精度。最终结果表明,发电机后端盖无支耳一侧的36阶振动是引起电磁噪声的主要原因,为车用发电机的电磁噪声控制提供了参考。     

考虑弹性支撑边界条件的电动汽车-路面系统机电耦合振动特性分析

轮毂电机驱动电动汽车的簧下质量大导致轮胎动载荷增加，并且电机电磁力和转矩波动对车轮造成电机激励，进一步加剧车轮振动引起垂向振动负效应的问题。鉴于此，考虑电机的电磁激励，建立了电动汽车-路面系统的机电耦合动力学模型，推导了弹性支撑边界条件下路面结构的模态频率和振型表达式，以及路面振动引起的二次激励。计算了简支与弹性支撑边界条件下的路面模态频率，根据频率分布进行了截断阶数选取，并分析了边界条件、电机激励和车速对路面响应的影响。在此基础上，研究了不同行驶速度、路基反应模量及路面不平顺幅值下，激励形式对汽车车身加速度、悬架动挠度和轮胎动载荷的影响。结果表明：路面不平顺幅值越小，弹性支撑对路面响应的影响越大，弹性支撑边界条件下的路面响应较小，电机激励会引起路面响应的增加；弹性支撑边界条件下，路面不平顺幅值和路基反应模量越小，考虑路面不平顺、路面二次激励和电机激励的三重综合激励对电动汽车响应的影响越大，激励形式对轮胎动载荷的影响最大，对车身加速度的影响次之，对悬架动挠度的影响最小；电机激励导致轮胎动载荷增加，对路面破坏和寿命产生的负效应不容忽视。所建电动汽车-路面系统机电耦合模型及研究思路可为电动汽车垂向动力学分析提供参考与理论支持。     

不同极槽配合对车用驱动电机的性能分析

为解决驱动电机功率问题,在同电压、同材料、同定子外径下,分析了不同极槽配合的设计方案。针对不同的极槽配合车用驱动电机,利用有限元仿真软件进行电磁性能分析。通过空载和负载仿真计算对齿槽转矩、反电动势谐波、转矩、损耗、效率等性能进行数据对比,分析不同极槽配合的优劣,为车用驱动电机开发设计者提供参考依据。     

风冷永磁同步电机噪声分析与优化

以额定功率为18 kW的风冷永磁同步电机为研究对象,建立二维电磁仿真模型,利用有限元软件计算其径向电磁力,通过快速傅里叶变换分析径向电磁力的谐波次数,分别对电机的定子和整机进行了模态测试,得到其各低阶模态固有频率,分析了电机振动和噪声产生的原因,提出了一种通过优化电机壳体结构降低电机噪声的方法,并对改进后的风冷永磁同步电机进行了热仿真分析和噪声试验验证,结果表明,改进后电机温升满足工作要求,噪声降低了约11 dB(A)。     

基于现代设计方法的柴油机振动特性研究

利用现代设计方法,在某车用柴油机振动激励力分析的基础上,开展了整机振动响应特性的仿真分析,获得了柴油机整机的预期振动结果,通过与台架整机振动试验结果对比,两者误差小于10%,达到了工程应用的要求,同时也说明采用预测设计分析的方法预测柴油机整机振动是合理可行的。     

路面-电磁双激励下电动轮汽车行驶平顺性分析

为研究电动轮车辆系统在路面-电磁双重激励下的振动特性，明确轮毂电机电磁激励对车辆行驶平顺性的影响规律，建立了基于刚性连接结构的轮毂驱动式电动汽车1/4的2-DOF垂向振动动力学模型；考虑路面激励的随机性以及电磁激励的分段周期性，得到了含随机性和周期性的复杂外激励模型；采用时域分析法，得到复杂外激励下电动轮车辆平顺性评价指标即车身加速度、悬架动挠度、轮胎动载荷时间历程图，并分析了电磁激励对电动轮汽车平顺性的作用规律。结果表明：轮毂电机电磁激励对各指标的影响程度依次为车身加速度>轮胎动载荷>悬架动挠度；在加速行驶工况下，速度越快电机激励振动冲击越大，对车辆的行驶平顺性和舒适性越为不利。     

轮边驱动电机对电动汽车振动影响的分析与优化

本文采用频域分析方法,通过振动响应量的频率响应特性和统计特性表示。以B级路面和轮边电机作为双激励源,基于1/4汽车2自由度系统建立轮边电机驱动电动汽车的振动模型,仿真分析轮边驱动电机对电动汽车振动性能的影响。结果表明,相比非簧载质量的变化,车速的变化对电动汽车的振动影响较大。基于此提出了一种由轮内主动减振的电机充当吸振器的新型轮毂电机结构并进行了优化。     

开关磁阻电机和路面对电动汽车振动影响的分析

为了在电动汽车中更好应用开关磁阻电机,采用线性假设描述开关磁阻电机激励,通过滤波白噪声描述路面激励。以路面和电机作为双激励源,基于1/4汽车2自由度系统建立开关磁阻电机驱动电动汽车的振动模型。通过仿真分析路面单独激励和路面与电机联合激励对开关磁阻电机驱动电动汽车振动的影响。结果表明,在开关磁阻电机的转子和定子之间存在偏心的情况下,电动汽车振动不仅受到路面激励的影响,也受到电机激励的影响。     

田口法在永磁同步电机优化设计中的应用

为了改善电动汽车用永磁同步驱动电机的振动噪声,以降低永磁同步电机的转矩波动和齿槽转矩为优化目标、增大单位磁钢宽度的平均转矩和直轴电感为约束条件,选取"V"型转子磁极结构中永磁体槽的位置、尺寸和磁钢宽度等参数作为优化设计变量,在仿真实验中采用田口法设计,选出最优的参数组合方案。仿真结果表明:田口法优化后的相关性能相比于原机方案得到了全面提升,仿真结果验证了田口法在车用永磁同步驱动电机电磁性能优化设计中的有效性和实用性。     

装用电磁驱动气门的发动机配气相位优化

在自行研制的电磁驱动气门性能测试的基础上,提出了配气相位的优化步骤与原则,对装用电磁驱动气门的车用汽油机进行了性能仿真,确定了最优的配气相位,提出了用改变进气关闭角来调节负荷的方法.研究结果表明,电磁驱动气门的应用可使车用汽油机在中低转速工况的动力性和部分负荷工况的经济性得到显著改善.     

高烈度地震区公路隧道洞口段地震响应分析

根据隧道地震安全性评价报告和地勘资料,建立了三维数值计算模型并采用一致粘弹性人工边界模拟动力边界t对高烈度地震区公路隧道洞口段进行了瞬态动力计算.计算结果表明:在三向地震荷载激励下,洞口段衬砌的地震响应具有明显滞后性,衬砌以水平横向振动为主,轴向振动次之,竖向振动最弱;洞口段衬砌的拱腰部位将承受极大拉应力和剪应力,可设减震层吸收地震能量;还通过对衬砌相对位移的分析得出,衬砌横向和轴向变形都很小,衬砌稳定性尚好.     

车用永磁同步电机电磁噪声的分析与优化

为降低转子旋转产生的径向电磁力波作用在定子齿上引起永磁同步电机(PMSM)的电磁噪声,以额定功率为60 kW的车用永磁同步电机为研究对象,通过分析径向电磁力波的产生机理,利用Ansoft Maxwell建立二维电磁仿真模型,求出其径向电磁力波,再利用二维傅里叶变换将径向电磁力波进行时空二维分解,转子不斜极电机的测试结果表明,0阶电磁力波引起的振型与电机结构的0阶模态耦合产生共振。最后,提出转子分段斜极以削弱齿谐波,降低0阶电磁力波的改进方案,电磁仿真和试验结果表明,改进方案电磁噪声明显下降。     

车用高性能永磁电机驱动系统的研发

重点介绍高性能车用永磁电机驱动系统中的高功率密度车用电机控制器、广域高效混合励磁电机和全数字化高性能电机控制软件平台3项关键技术,提出了在功率密度、全范围效率、可靠性、维护性和成本等方面均优于传统的车用永磁电机驱动系统的解决方案。在此基础上开发出高功率密度车用电机驱动系统样机,成功应用于力帆LF620纯电动警务车,并服务于2010年上海世博会上。     

考虑参数不确定性的驱动电机振动特性分析

针对电动车驱动电机中参数存在不确定性的复杂情形，提出了一种考虑参数混合不确定性的驱动电机振动特性分析方法。首先基于神经网络代理模型建立驱动电机的径向电磁力、转矩波动和齿槽转矩的响应模型；然后，采用混合不确定模型描述驱动电机的不确定参数，将信息充足的参数描述为随机变量而信息匮乏的参数描述为区间变量；接着，结合泰勒级数展开和中心差分法，推导了一种求解驱动电机振动特性混合不确定响应的泰勒级数展开-中心差分法（Taylor series expansion-central difference method, TSE-CDM）；最后，为验证TSE-CDM的有效性，给出了一种蒙特卡洛法作为参考方法。对某驱动电机振动特性的算例分析表明：基于2D有限元模型和神经网络模型计算驱动电机振动特性，具有较高的计算精度和效率；TSE-CDM能够有效地求解驱动电机振动特性的混合不确定响应。     

脉冲路面下轮毂电机偏心对电动汽车平顺性影响

为了分析脉冲路面下轮毂电机偏心对电动汽车平顺性的影响,给出了脉冲路面车轮激励和开关磁阻电机激励的表示。建立了考虑轮毂电机质量和轮毂电机激励的电动汽车平面4自由度振动模型,推导出相应的状态方程和输出向量,确定了脉冲路面平顺性评价指标。实现了脉冲路面车轮激励和轮毂电机激励的仿真,在脉冲路面下进行了4种工况的平顺性仿真和比较。结果表明,脉冲路面下轮毂电机偏心对电动汽车平顺性有着不可忽视的影响,设计电动汽车时需要考虑轮毂电机偏心带来的负效应。     

纯电动汽车永磁同步电机矢量控制仿真研究

随着汽车领域电动汽车的发展正如火如荼的进行,对其动力驱动系统(即电机驱动)需要达到更高的要求和精确的控制。对于车用电机,需要做到小体积,大功率,快响应,高效率等诸多要求,以此来实现纯电动汽车的各工况稳定运行。与其他类型的电机相比,永磁同步电机因其结构简单,调速范围宽,可控性好等优点成为电动汽车用主流的电机~([1])。通过建立PMSM的数学模型和空间矢量算法,得到一种转速,电流双闭环控制方法。以此方法建立PMSM空间矢量控制Simulink模型,并且进行仿真分析。     

电动助力转向系统永磁同步电机噪声分析及改进

针对某汽车电动助力转向系统(EPS)的电机电磁噪声,从理论上对该永磁同步电机(PMSM)的电磁噪声频率及阶次进行推导计算;通过整车的振动噪声测试验证了理论计算值,最后通过调整电机的转子永磁体冲磁方式,改善了电机的啸叫噪声,为前期预测EPS电机电磁噪声提供了设计参考作用。     

新能源车电机负载工况振动噪声试验研究

新能源车驱动电机作为整车的主要振动噪声源之一,电机本身的振动噪声水平需要在整车开发前期基于台架试验进行评估。基于半消声室中的电机台架,设计制定了电机在不同负载工况下声功率级的测试方法,同时测试电机表面不同部位的振动水平。然后分析了电机声功率级随转速扭矩的分布关系。进一步利用时频分析和阶次分析来识别不同噪声成分的来源,对比了有无负载工况对电机噪声特性的影响。研究表明,电机声功率级整体随转速和扭矩的增大而增大。负载工况的电机主要阶次的电磁噪声是由电机端面辐射产生,低阶次的噪声是由控制器辐射产生。电机无负载时,控制器辐射的低阶次噪声为主要成分。文章的研究结论为电机的结构优化提供了指导方向。     

燃料电池轿车驱动电机电磁噪声的实验研究

为研究燃料电池轿车驱动电机的电磁噪声,在调查了燃料电池轿车驱动电机的类型、功率和转矩等参数的基础上,选择感应电机为对象,测得了电机不同输入电压和转速下的电磁噪声频谱图,并进行对比分析.结果表明,在选定频率范围内,输入电压和转速对电机电磁噪声的均值和峰值均有影响,为采取降低燃料电池轿车驱动电机电磁噪声的措施提供了依据.