电动汽车电驱动系统机电耦合动态特性研究

为研究典型工况下电动汽车电驱动系统机电耦合作用机理,考虑永磁同步电机动态特性及齿轮传动系统非线性时变啮合特性,建立包括永磁同步电机动态模型和齿轮传动系统动力学模型的电动汽车电驱动系统机电耦合动力学模型。在此基础上,仿真分析稳态工况、冲击载荷工况、起伏路面工况等典型工况下电动汽车电驱动系统齿轮系统扭转特性和电机定子电流的动态响应特性。仿真结果表明:驱动电机与传动系统之间存在明显的机电耦合效应;电机定子电流会受到机械传动系统啮频和转频的调制;可以通过电机定子电流监测电驱动系统齿轮传动系统的啮合振动状态。研究结果可为电动汽车电驱动系统主动减振控制策略研究提供参考。     

广汽机电耦合系统(G-MC)的开发和应用

广汽集团研究院自主开发了一款机电耦合系统G-MC,该系统包含2个电机和1个离合器,具有多种工作模式。介绍了该耦合系统的方案,同时介绍了为提升系统经济性制定的效率最优控制策略,之后为体现该系统的优势选取市场同期插电式混合动力汽车进行性能对比,最后分享G-MC的开发历程、开发遇到的问题及解决方案,共同推动我国新能源汽车产业的技术进步。     

电动汽车电驱动系统起步工况台架模拟试验与性能评价

为了对电动汽车起步工况下电驱动系统的性能进行评价,给出了起步时间、驱动电机电压电流和冲击度3个评价指标;然后在试验台架上模拟电动汽车起步工况,对台架的摩擦阻尼、转动惯量和联轴器刚度进行了辨识,设计了基于转速预测控制的负载模拟控制算法,并在汽车起步工况模拟台架上进行了试验,分析了不同坡度下(0%、10%、20%)的不同油门开度(10%、30%、50%)的试验结果,提出的台架试验模拟和评价方法为电动汽车驱动系统的试验研究提供了重要参考。     

面齿轮的超静定支撑对传动扭矩的影响

某反应器转轮由超静定支架支撑,电机经减速器后带动同轴的小齿轮转动,小齿轮和转轮一侧的面齿轮啮合驱动其转动。为了研究和分析面齿轮的传动扭矩和超静定支撑对传动扭矩的影响,对电机的输出扭矩进行了现场测试。通过对测试数据的分析,发现最大的瞬态传动扭矩是因为超静定支撑系统引起的,而且远大于传动扭矩的平均值。在此基础上,提出了后期面齿轮的弯曲和接触强度校核时要考虑到最恶劣的工况,同时建议在后期超静定支撑优化过程中,提高辊子组件的加工精度,改善超静定支撑系统的安装工艺,使各个滚轮的承载情况尽可能接近理想工况,从而降低传动扭矩的瞬态峰值,保证系统能够安全可靠地运行。     

车用永磁同步电机磁热耦合分析

随着电动汽车对永磁同步电机性能的要求越来越高,进行该类电机的磁热耦合分析尤为必要。以一台40 kW物流车用永磁同步电机为研究对象,根据电机的结构参数在RMxprt中建立了电机的分析模型,利用有限元方法(FEM)分析电机的磁场,并计算电机的损耗。采用磁热耦合分析方法分析电机的温度场。将电机的损耗等效为电机温度场的热源,流固耦合仿真了该电机在额定工况下电机的温度场分布情况,为电机设计提供了重要的理论依据。     

精密谐波传动系统的动态模型研究(英文)

提出了精密控制系统中谐波齿轮传动的新的数学模型,该模型综合研究了摩擦和传动挠性的影响。模型用函数描绘了谐波传动的特性,分析了谐波传动中电机一侧和载荷一侧的摩擦力,将复杂的非线性摩擦力表述为位置和速度的函数,摩擦力中的平均摩擦用二次函数表示,周期性变化的部分用傅里叶级数描述,试验数据和仿真结果的一致性证明了该模型的有效性。     

双电机两挡驱动系统协同控制策略研究

基于某新型双电机两挡变速箱驱动系统,研究了能耗经济性双电机转矩分配策略以及工况适应性两挡变速箱换挡策略。针对经济性优化目标,挖掘行驶工况数据与双电机效率的互补特征,提高协同控制效率,实现车辆能耗经济性最优控制。针对瞬态最优策略的换挡频繁问题,提出了在线辨识工况特征参数的方法,实时调整变速箱换挡规律及双电机转矩分配策略。基于Matlab/Simulink仿真验证了双电机两挡驱动系统工况适应性协同控制策略的可行性及有效性。     

混合动力电动汽车动力学模型仿真

为了减少汽车开发和生产成本,提高生产效率,利用Matlab/Simulink软件建立混合动力汽车动力学模型,并在FU505和Schedule Boston Cab循环工况下进行仿真分析。根据混合动力汽车结构特点,研究了电池、电机、发动机等机械模型,同时对控制系统和驱动系统进行了详细分析,通过控制系统确定电池状态,探讨了电机驱动扭矩和循环工况对模型的影响。结果表明:建立的模型满足汽车动力性要求;动力学模型能在较小制动强度时通过电机实现再生制动;建立的混合动力电动汽车模型符合实际汽车运行状况,具有可操作性。可见混合动力汽车模型满足研发需求,达到预期效果。     

双行星排式动力耦合机构动态特性分析

以某款混合动力汽车动力耦合机构为例,综合应用UG、ADAMS及ANSYS建立双行星排式动力耦合机构刚柔耦合动力学模型;对建立的系统动力学模型进行典型工况下的仿真分析,通过分析前后排行星轮系轮齿啮合力、轴系角加速度的时域和频域响应曲线,得到该动力耦合机构在稳态(如纯电动、巡航)和非稳态(如发动机起动)工况下的动态特性。仿真结果表明:该动力耦合机构稳态工况下动态特性峰值频率主要为低频段的旋转频率和两行星排的啮合频率及其倍频;非稳态工况初期存在瞬时冲击激励,但前排行星轮系动态特性的变化对后排行星轮系影响较小。     

基于电控液压制动的汽车稳定性多目标协同控制

为改善高速转弯工况时的汽车稳定性,研究了基于电控液压制动系统的汽车稳定性多目标协同控制方法。考虑汽车纵向、侧向、横摆、侧倾运动,建立4自由度非线性汽车动力学模型;用AMESim软件建立汽车电控液压制动系统模型,研制台架验证模型的正确性。以电控液压制动系统为执行机构,应用差动制动原理分配制动力矩;以横摆角速度和横向载荷转移率为控制目标,分别设计了单目标的汽车横向稳定性和侧倾稳定性控制策略,以及多目标协同的汽车稳定性LQR控制策略。选取J-Turn及Worst-Case典型工况进行数值仿真,对比分析了多目标协同控制策略对不同行驶工况的适用性。结果表明:基于电控液压制动系统的多目标汽车稳定性协同控制策略能明显提高汽车的抗横摆能力,有效防止汽车侧翻。     

开关磁阻式轮毂电机驱动电动汽车悬架系统振动抑制

针对开关磁阻式轮毂电机驱动电动车非簧载质量大幅增加,以及开关磁阻电机转矩波动产生垂向振动,与路面激励一起影响车辆的平顺性及车轮抓地性能等问题,提出频率滤波加权控制算法以改善车辆平顺性及车轮动载荷。建立了同时考虑电机转矩波动及路面不平度双重激励的动力学模型,分别以Sky-hook和Ground-hook为平顺性及车轮动载荷控制理想参照,设计频率滤波加权函数,使系统在激振频率接近车身固有频率的频带内以改善平顺性为主,而激振频率在接近车轮固有频率的频带内以提高车辆附着安全性为主。仅电机转矩波动、电机转矩波动与路面不平度双重激励等工况下的仿真结果表明:所提出的频率滤波加权控制算法具有良好的路面适应性,能有效降低车身加速度及车轮动载荷,改善车辆的行驶平顺性及附着安全性。     

电机效率最优的双电机汽车驱动扭矩分配控制策略

为提高前后轴分布式双电机电驱动汽车(DDEV)行驶中的经济效能,以某款双电机汽车作为研究对象,以前后电机效率最优为目标,提出了一种驱动扭矩分配策略,针对2电机工作时的协调控制进行研究。在Cruise软件中建立DDEV整车模型,与Simulink软件中搭建的策略模型进行联合仿真,在NEDC和WLTC循环工况下进行仿真测试。仿真结果表明,与前后电机驱动扭矩平分策略相比,使用文中提出的驱动扭矩分配策略的双电机汽车在2种循环工况下的电能消耗分别降低6.7%和4.5%,2电机在高效区间工作的占比分别提升12.4%和47.3%,整车电机在2种循环工况下的平均效率相应提升14.2%和17.8%,验证所提策略对提高车辆经济性能的有效性。     

单行星排式功率分流机电耦合传动方案

当前混合动力技术是汽车节能技术的重要发展方向,其关键核心是开发一套先进的机电耦合系统。介绍了功率分流机电耦合系统的类型,阐述了行星齿轮的连接关系、能量传递方案及效率,分析丰田功率分流系统结构演变原因及存在问题,提出解决功率回流的办法及功率分流的控制方法。     

基于LabVIEW的电机自动测试系统

虚拟仪器是现代计算机技术和仪器技术相结合的产物,把虚拟仪器引入实验教学已成为一种必然趋势。基于虚拟仪器技术,针对目前电机性能测试中存在的操作复杂,准确度和效率低等问题,提出了一种基于LabVIEW的硬件组成和软件设计的电机试验系统。该系统通过采集电机的电压和电流等参数,利用LabVIEW软件设计开发了电机调速和测速系统,得到电机的各项性能参数。实践证明该系统具有操作简单,准确度高和效率高等特点。     

重型汽车盘式制动器制动噪声试验及有限元分析

针对重型汽车制动过程中的摩擦尖叫噪声问题,依据缩比试验原理及重型汽车盘式制动器的主要技术参数,研制了一台能够模拟重型汽车真实制动工况的缩比试验台。介绍了试验台的机械结构及数据采集系统。在该试验台上进行重型汽车制动噪声特性分析试验。结果表明:在连续制动工况下,重型汽车盘式制动器制动噪声有明显的从无到有的产生趋势;随着制动压力的增大,摩擦系统更容易产生尖叫噪声,且噪声的频率成分更复杂;随着速度的增大,系统产生噪声的频率成分变得单一,且能量有所降低。在试验基础上利用ABAQUS软件对摩擦系统进行数值模拟分析,计算结果与试验所得的噪声频率特性具有很好的一致性,进一步验证了试验结果的准确性及试验台的可靠性。     

自动接发球机发球过程损耗时间与误差补偿研究

为提高青少年篮球运动技能等级标准中所用测试器材自动篮球接发球机的发球精度,课题组对发球机构发球过程损耗时间进行研究并建立误差补偿模型。通过RS232通信协议实现驱动电机与上位机的通信,采集自动接发球机在不同发球场景下的发球过程中电机由于负载改变而导致力矩变化过程的时间长度,从而获得在发球过程损耗时间长度与摩擦轮间距、转速之间关系,并以此建立时间误差补偿模型。实验表明：发球机构发球损耗时间随着转速增大而增大,随着摩擦轮间距增大而减小,发球机构损耗时间对发球精度影响大,不可忽略。考虑发球过程时间误差补偿的发球模型,发球误差理论上可最多减少30.80%,可提高发球精度。     

基于模糊规则的电动汽车机电复合制动力分配策略

对某电动汽车机电复合制动系统进行了制动力分配策略研究,依据电机特性试验以及液压控制单元增压试验,建立了复合制动系统模型;通过分析理想制动力分配规则以及ECE法规要求,利用模糊控制规则建立了在模糊区域进行前后轴制动力模糊分配的制动力分配策略,以制动能量回收效率为指标进行了有效性验证。结果表明:在ECE工况下,模糊规则分配策略比定比分配策略制动能量回收效率提高7.48%,且电机单独制动过程时间持续越长,模糊控制策略的优势越明显。     

效率最优的混合动力客车控制策略研究

针对某款双行星排式混合动力耦合系统的城市公交客车为研究对象,分析动力耦合机构的工作特性,利用杠杆理论建立电机与发动机理想转矩分配数学模型,提出了基于动力传动系统效率最优能量管理策略;同时,结合模糊智能控制对动力耦合系统进行优化控制。在Matlab/Simulink中搭建整车控制策略模型,并在AVL/CRUISE环境下搭建整车性能仿真模型。仿真结果表明:在中国典型城市公交工况下,车速跟随较好,动力耦合系统各动力源协调工作,发动机工作在高效区间,且动力电池SOC能够稳定在设定的范围附近波动,与该城市公交车试验结果相比,节油率提高了23.4%,提升了燃油经济性。     

IGBT的ZVC/ZCC驱动模式

对IGBT的工作特性及存在的问题进行了深入探讨,详细介绍了用于提高大功率IGBT电桥的开关效率和安全性的ZVC／ZCC驱动模式。该模式利用IGBT的反向雪崩特性和电荷转移法实现IGBT的零电压切换和零电流切换,从而有效地抑制了器件内部的电流拖尾和自琐效应,大大地减小了开关损耗,提高了功率IGBT的工作效率和安全性。     

制冷剂R32吸气状态对变频转子式压缩机的影响

吸气带液作为一种既不增加系统成本又能降低压缩机排气温度的方法,需要进一步了解其对核心部件压缩机性能的影响,课题组利用变流量水冷冷水机组实验台,R32作为循环系统冷媒,模拟实际运行工况进行实验,研究频率、吸气干度和过热度对滚动转子式压缩机性能的影响。实验研究结果表明：相同工况下,频率越高,系统压比越高;在吸气饱和状态下,同频率下,压比越高,压缩机等熵压缩效率和容积效率越低;相同压比下,频率越高,等熵压缩效率和容积效率越高。吸气带液时,压缩机排气温度急剧下降,综合效率系数达到最大;吸气过热度对压缩机效率几乎无影响,吸气带液时,压缩机效率只有小幅度的下降。得出了R32滚动转子式压缩机适合进行少量吸气带液压缩的结论。