电驱动系统再生制动工况动力学特性研究

为研究再生制动过程中电动汽车驱动系统的动力学特性,在考虑静态传动误差、齿侧间隙和时变啮合刚度等基础上,进一步耦合轮胎扭转特性,建立了永磁同步电机-两级传动机构-轮胎的机电耦合模型,并进行试验验证。分析了轮胎扭转特性和再生制动转矩对电驱动系统动力学的影响。结果表明:轮胎扭转特性为电驱动系统引入了1阶新的模态,改变了系统1阶模态振型;再生制动转矩较小时,传动机构发生齿轮持续拍击现象;随着再生制动转矩的增加,拍击现象逐渐消失,但电磁转矩反向时传动机构动载荷逐渐增大。研究为电驱动系统动态载荷研究和寿命预测提供理论支持。     

基于壳体动态响应的齿轮NVH优化

文章提出一种基于壳体动态响应的齿轮NVH优化方法,分析了齿轮动态啮合力的成因及其影响因素,获得了动态啮合力的计算模型。结合某款电驱动变速器啸叫实例,采用全有限元仿真分析方法,获得齿轮修形优化前后齿轮副传递误差、齿面接触应力及动力学响应结果,并进行对比分析。结果表明,通过齿轮修形优化可有效降低齿轮动态啮合力,减小壳体表面动态响应,从而改善特定工况下的变速器啸叫,提高整车NVH性能。     

电传动矿用自卸车轮边电机驱动系统动态特性研究

矿区环境复杂,电传动矿用汽车的轮边电机传动系统对整车动力性、制动性及平顺性有极大影响,为了综合路面激励和电机自身激励综合分析驱动系统动态特性,采用数值仿真软件建立轮边电机传动系统模型,分析其在启动加速、平稳运行及制动时的动态特性,为了验证模型的准确性进行了实车实验。结果表明该轮边电机传动系统的输出转矩发生考虑波动转矩后会较大影响整车加速和制动性能,常见车速的加速和减速性能会减弱5%,稳定行驶阶段差别不大。刚柔耦合模型能更准确地描述驱动系统及整车动力特性,对整车的设计有指导意义。     

电驱动系统的性能评价与发展趋势

电驱动系统作为新能源汽车的主要承载件和传动件,需要满足结构集成化、高传动效率以及高承载能力的要求,其性能将直接影响整车的品质和使用寿命。随着新能源汽车产业化进程的飞速发展,电驱动系统负载强度和运转速度不断提升,导致齿轮啮合冲击下的敲击和啸叫噪声及扭矩波动下的高频电机噪声愈发明显。围绕电驱动传动部件的质量保障问题,当前行业内的研究方向正逐步聚焦于多工况条件下整机及零部件多维度的精细化性能分析领域。为探究电驱动系统性能研究的发展趋势,系统总结了国内相关研究成果,以期为汽车电驱动系统性能评价体系构建提供参考。     

机电无级传动混合动力驱动系统的模式切换协调控制

开发了一种由双转子电机和双排行星齿轮机构组成的机电无级传动混合动力驱动系统,建立了整车动力学模型,提出了"转矩分配+发动机转矩估计+电动机转矩补偿+补偿系数修正"的协调控制策略;最后分别对由纯电动模式切换到混合驱动模式的定工况和全工况进行仿真,结果表明:所提出的控制策略能有效地抑制驱动模式切换过程中因不同动力源动态特性差异所造成的整车纵向冲击,提高了汽车行驶平顺性。     

Strategy of Acceleration Torque Compensation Control for Electric Vehicle

为了解决电动汽车在急加速和急起动时电机输出动力不足难以满足驾驶员对动力需求的问题,在对汽车加速过程力矩特性分析的基础上提出了一种加速转矩补偿控制策略.该策略可在线性稳定的驱动力矩控制策略的基础上确定基本驱动力矩.采用模糊控制算法开发了以加速踏板开度及其变化率为输入、目标扭矩增量为输出的驾驶员意图表达控制器.在此基础上设计了加速转矩补偿算法用于计算补偿扭矩.最终确定了驾驶员的转矩需求并向电机驱动系统发出了转矩控制指令.仿真结果表明,该控制策略能够显著提升电动汽车的加速性能.     

电动轮驱动电动汽车差速技术研究

提出了电动轮旋转动力学方程和对驱动电机采用转矩指令控制及车轮转速随动的方法,实现电动轮系统的自适应差速。进行了转向行驶、路面不平及不同车轮半径等工况的道路试验,试验结果表明:电动轮汽车在各种工况下都能保持良好的差速性能,具有自适应差速特性。     

车辆混合动力系统的结构分析与动力控制

为了有效的实现行星齿轮机构的动力耦合功能，分析了双动力源与单排行星齿轮机构连接方式的系统效率，提出了实现混合动力汽车多种工作模式的结构方案，建立了行星齿轮机构的动力学模型，针对启动加速这一工况，建立了电机助力的控制策略，基于matlah／simulink建立了仿真模型，基于该模型进行了加速工况动态仿真并获得了良好的控制效果。该分析有助于混合动力汽车的动力匹配与优化控制。     

载荷比对齿轮间隙非线性系统动力学行为影响的研究

文中建立了圆柱直齿轮间隙非线性系统动力学模型,综合考虑了齿轮沿基圆切向综合误差、轴承和齿侧间隙及时变啮合刚度,采用单自由度间隙非线性时变模型,分析了在不同载荷下齿轮由周期运动向混沌运动的转变,说明了载荷比对齿轮间隙非线性系统动力学行为的影响。     

顶置式线圈“创造”空间

根据汽油机启动电机的最初设计，安装在启动电机轴上的齿轮由启动电机电枢加速产生的惯性力驱动做螺旋运动，齿轮沿着电机轴旋转着向前运动，直至与发动机曲轴上的齿轮环啮合，电机再驱动发动机达到一定的转速到点火系统工作。当发动机能依靠自身产生的动力运行时，启动电机就会关闭，同时齿轮也与齿轮环分离。     

变工况下的发动机连杆动态应力与疲劳损伤分析

以发动机曲柄连杆机构为研究对象,基于柔性多体动力学理论,建立了活塞、连杆、曲轴和飞轮的刚柔耦合动力学模型,分别计算了发动机稳态工况与变工况下的连杆应力,并对连杆危险节点的应力时间历程进行了雨流计数和疲劳损伤计算。结果表明,发动机在变工况运行时,连杆危险节点应力变化幅值相对稳态工况增大,加速了连杆的疲劳破坏。     

混合动力轿车纯电动模式起步时纵向抖振的试验研究与控制

针对某新款混合动力轿车在纯电动模式起步存在严重的纵向抖振问题,研究其振动来源和控制方法.首先进行实车道路试验,以恒定转矩缓加速起步,实时采集车速、电机的转速与电流和电机机体与座椅导轨的振动加速度,并采用时频分析法确定抖振的频率特征.然后,利用实测三相电流数据,用有限元法预测试验工况下的电机转矩并进行转矩波动的时频分析,结果表明:低速小负荷下的电机转矩波动引起的强迫激励导致车辆起步加速时的纵向抖振.最后,通过抑制电机相电流畸变控制电机转矩波动,显著改善了起步加速的平顺性.     

分布式驱动电动汽车回馈制动失效的液压补偿控制

分布式驱动电动汽车各驱动轮转速和转矩可以单独精确控制,便于实现整车动力学控制和制动能量回馈,从而提升车辆的主动安全性和行驶经济性。但车辆在回馈制动过程中,一旦1台电机突发故障,其他电机产生的制动力矩将对整车形成附加横摆力矩,从而造成车辆失稳,此时虽可通过截断异侧对应电机制动力矩输出来保证行驶方向,但会使车辆制动力大幅衰减或丧失,同样不利于行车安全。为了解决此问题,提出并验证一种基于电动助力液压制动系统的制动压力补偿控制方法,力图有效保证整车制动安全性。以轮毂电机驱动汽车为例,首先建立了整车动力学模型以及轮毂电机模型,通过仿真验证了回馈制动失效的整车失稳特性以及电机转矩截断控制的不足;然后,建立了电动助力液压制动系统模型,并通过原理样机的台架试验验证了模型的准确性;接着,基于滑模控制算法设计了制动压力补偿控制器,并在单侧电机再生制动失效后的转矩截断控制基础上完成了液压制动补偿控制效果仿真验证;最后,通过实车试验证明了所提控制方法的有效性和实用性。研究结果表明：在分布式驱动电动汽车单侧电机再生制动失效工况下,通过异侧电机转矩截断控制和制动系统的液压主动补偿,能够使车辆快速恢复稳定行驶并满足制动强度需求。     

混联式混合动力耦合系统构型分析(三)

正(接上期)2.双模功率分流模式固定传动比利用在固定速比下,两电机转矩与发动机转矩解耦,可作为附加转矩驱动车轮,因此相当于并联构型。并联构型能够在某些工况下提高整车动力性与效率。例如在急加速工况下,为了避免发动机转矩快速变化引起的低效,需要加速的附加转矩由电机来提供,从而保证发动机工作状态缓慢变化。     

基于误差耦合补偿的3K型行星齿轮传动误差研究

本文中针对行星齿轮啮合线等效啮合误差之间的误差耦合补偿问题,提出一种运用数值分析计算行星齿轮传动误差的方法。首先通过啮合线分析方法建立3K型行星齿轮减速器的传动误差模型,以系统耦合传动误差最小为目标运用数值分析方法计算误差分量之间的耦合补偿误差值和各自对应的初相值,并得到该方法下的系统传动误差;接着通过蒙特卡洛法分别计算各构件随机装配和提高部分零部件的加工精度等级两种情况下的系统传动误差;最后通过对比分析不同方法得到的系统传动误差,表明本文中提出的数值分析方法可有效提高行星齿轮系统的传动精度。     

基于预测滑转率的转矩分配策略研究

为解决后轮双电机驱动电动汽车的动态非线性转矩分配问题,提出一种预测并优化输出的分配策略。基于车辆动力学计算转矩输出,使用粒子群优化(PSO)算法及路面检测系统修正输出转矩,以某型后驱双轮毂电机样车为基础,设计优化分配算法,通过CarSim搭建整车联合仿真模型验证算法的性能,并以整车控制器为基础对设计的算法进行硬件在环测试。测试结果表明,提出的动态转矩分配策略可以根据实际工况分配驱动轮的转矩,降低驱动轮滑转率,提高整车的驾驶性能。     

Coordinated Torque Control of Power Sources for Driving Mode Switch of Full Hybrid Electric Vehicle

针对采用离合器和行星排作为动力耦合机构的重度混合动力汽车在模式切换过程中动力源输出转矩波动过大从而影响驾驶平顺性的问题,考虑模式切换过程中发动机和电机动态特性的差异,采用遗传算法结合BP神经网络建立了发动机转矩模型.在对离合器接合与分离前后发动机输出转矩准确估计的基础上,通过离合器接合压力的模糊控制和电机输出转矩对发动机转矩波动的补偿控制,减小了不同模式切换过程的输出转矩波动,以提高模式切换的平顺性.建立了该重度混合动力汽车的动力学仿真模型,并进行了不同混合驱动模式之间模式切换的仿真分析.结果表明,采用本文提出的转矩协调控制方法能够有效提高模式切换的平顺性.     

电动汽车新型再生-机械耦合线控制动系统机理研究

本文中对一种新型电动汽车再生-机械耦合线控制动系统进行研究。首先,构建新型再生-机械耦合线控制动系统动力学模型,基于动力学模型进行系统制动性能分析,获得再生-机械耦合线控制动系统摩擦制动转矩和电磁制动转矩的匹配关系。接着,根据该再生制动系统特性和制动工况,提出电磁制动和耦合制动两种工作模式,低制动强度下采用电磁制动模式,高制动强度下采用耦合制动模式;在耦合制动模式下,提出通过电机电磁转矩和摩擦制动转矩集成控制,实现电磁控制、摩擦控制和耦合控制3种制动转矩控制方式。最后,分别进行了38和15km/h两种车速下电磁制动和耦合制动台架试验,对新型再生-机械耦合线控制动系统耦合制动机理进行了验证。     

TBM刀盘系统不确定工况下的动力学特性分析

为解决全断面岩石掘进机（TBM）刀盘系统由于掘进过程中工况不确定性造成的载荷不确定和动态特性预测难度大的问题,提出一种工况不确定性的动力学分析方法。首先,对4种典型掘进工况进行等效,采用区间理论将不同工况的等效载荷进行区间表示,并将工况的不确定性转化为载荷的不确定性; 然后,通过集中质量法建立刀盘多自由度耦合动力学模型,并结合得到的区间不确定载荷等效出不确定工况下的多自由度耦合动力学模型,求解得到不确定工况下的动力学响应; 最后,以现场实测数据对该方法进行验证。研究结果表明： TBM在设计时应充分考虑工况的差异性; 随着刀盘分块的增多,刀盘系统稳定性有所提高; 驱动齿轮均匀分布时,刀盘系统振动稳定性较好。     

基于直接转矩驱动的电动车动态特性分析

根据异步电机直接转矩控制原理,在Matlab/Simulink软件环境下建立了电动汽车用异步电机的仿真模型和定子磁场定向下的DTC控制系统模型.以实际电动汽车用电机为例,对电动汽车的几个典型工况进行仿真分析.仿真结果表明,该电机及控制模型具有良好的稳态、动态性能,是一个很好的电动车驱动选择方案.