双转子电机在并联混合动力构型中的应用研究

随着人们对新能源汽车节能要求的提高,双转子电机因其功率/转矩密度高而逐步引起了人们在混合动力汽车开发方面的关注。以一种基于双转子电机和行星齿轮机构的并联混合动力系统为研究对象,结合双转子电机的工作原理及行星齿轮机构的工作特性,运用等效杠杆法对其功能原理进行了系统分析,结果表明,通过双转子电机和行星齿轮机构可以实现包括驻车启动发动机、驻车发电、纯电驱动行驶、纯电驱动启动发动机、发动机单独驱动、发动机驱动发电、联合驱动和制动能量回收在内的8种功能,研究成果可为双转子电机在混合动力汽车中的应用提供理论参考。     

混合动力汽车牵引力控制驱动策略建模分析

如何精确地协调发动机系统和电机系统,使得发动机和电机实际作用总和能够实时、准确地满足上层控制求得的驱动轮目标驱动力矩,是混合动力汽车牵引力控制系统(HEVTCS)驱动控制策略所需解决的问题。根据转矩动态协调制定发电机、电机协调控制策略,搭建混合动力汽车牵引力控制系统仿真实验平台,建立了发动机、电机、传动系统、制动系统及十五自由度车辆动力学模型。通过在均一沥青路面上直线行驶三种不同工况下分析,对比分析有无HEVTCS控制的汽车动力性能,对比分析发动机电机协调控制策略与传统控制策略控制结果。对比分析表明:混合动力汽车牵引力控制系统能迅速地将驱动轮轮速控制在了目标轮速;与传统内燃机汽车牵引力控制算法相比,发动机电机协调控制策略更快、更有效地实现了对打滑车轮的控制。为进一步实车实验提供模型和理论支持。     

混合动力汽车发动机起动控制策略研究

为改善混合动力汽车的驾驶性能,提高混合动力汽车的动力响应速度,研究混合动力汽车发动机起动控制策略。构建P2构型混合动力系统结构,以此作为混合动力汽车动力系统,利用这一动力系统结构,分析混合动力汽车在纯电动运行模式、发动机单独驱动运行模式以及联合驱动等运行模式下不同汽车参数的变化情况,根据不同参数变化,构建发动机起动控制策略,通过PID模糊控制离合器油压以及动力源转矩协调控制,实现混合动力汽车发动机起动控制。经仿真实验验证：在该控制策略下,可在发动机起动过程中产生较小的冲击度,保障发动机起动稳定;且能够在起动时迅速实现发动机与电机之间的转速变化,为此具有良好的控制性能。     

四轮驱动混合动力轿车驱动模式切换控制

混合动力汽车存在多种驱动模式,模式切换过程中相关动力源输出转矩的协调控制对车辆动力性及驾驶性能有重要影响。以四轮驱动混合动力轿车为研究对象,针对其在驱动过程中的模式切换可能导致的驾驶性能变差问题,重点考察纯电动向四轮混合驱动模式的切换过程,考虑动力耦合过程发动机和轮毂电机间动态特性的差异,设计出无扰动模式切换控制策略。在Matlab/Simulink/SimDriveline软件平台上建立四轮驱动混合动力轿车前向仿真模型,对模式切换控制策略的性能进行模拟。仿真和实车试验结果表明:所设计的模式切换控制策略可保证模式切换过程中的动力传递平稳性,有效地抑制了因动力耦合所造成的纵向冲击,在满足驾驶员需求转矩的前提下,提高了四轮驱动混合动力轿车的驾驶性能。     

液压混合动力公交车起步方式的研究

液压混合动力公交车有纯液力驱动起步、混合动力驱动起步、纯发动机动力驱动起步三种起步方式,对这三种起步方式进行试验,记录起步油耗、起步时间、起步距离和起步最终速度,分析了不同起步方式的经济动力性及其原理,提出了候车站起步或者堵车爬行起步采用纯液力驱动起步、十字路口绿灯亮时采用4档混合动力驱动起步、坡道上起步采用3档混合动力驱动起步,以期获得最优的动力经济性能的方案。     

新型行星混联式混合动力系统匹配与优化

以一种新型行星混联式混合动力系统作为研究对象,通过对电机、离合器与发动机的协调控制,可方便地实现高低速状态下的纯电驱动、发动机直驱、混合驱动及制动能量回收4种工作模式的切换。为了评估其燃油经济性和动力性,参照国内某品牌混合动力客车性能参数,对发动机、ISG电机、发电机和双行星排齿轮机构的基本性能参数进行匹配。通过集成了CRUISE与MATLAB的ISIGHT的优化平台,进行行星混联式混合动力总成匹配参数的优化。优化匹配仿真结果表明:在保证整车动力性的前提下,燃油经济性较优化前提高了19.3%。     

混合动力客车控制策略设计

控制策略设计是混合动力汽车的关键技术之一,对车辆的性能有着较大影响。为了使某款改装的混合动力客车有较好的动力性和经济性,依据工程经验,提出一套逻辑门限值策略。通过设置车速、电池荷电状态(SOC)上下限及发动机工作转矩等一组门限参数,根据客车的实时参数及预定的规则调整动力系统各部件的工作状态,分别为纯电动模式、纯电动准备模式、发动机单独驱动模式、停车发电模式和联合驱动模式设计了相应的控制策略。该策略比较简单、直观,具有较强的实用价值。     

并联式混合动力汽车动力总成发动机的模糊控制仿真分析

为改善环境污染并降低能耗,研究了并联式混合动力汽车动力总成的发动机性能控制。基于发动机运行效率的测试数据确定了最优工作控制点,结合电机对动力电池的充放电控制影响,优化设计了发动机工作曲线模糊控制策略,并运用ADVISOR软件与电动辅助控制策略进行了仿真对比分析。研究结果表明,由于优化后的模糊控制策略考虑了电机与发动机的集成控制,使发动机运行具有较好的燃油经济性和优良的排放性,且动力性基本保持不变,从而进一步提高了混合动力汽车的节能减排水平。     

基于Matlab和Cruise的纯电动汽车动力系统设计与仿真

针对某型纯电动SUV汽车动力系统参数设计优化问题,对纯电动汽车动力电池、驱动电机、传动方式、传动参数等方面进行了研究,对纯电动汽车动力系统参数匹配进行了设计优化,提出了一种基于汽车行驶工况的设计方法。根据整车的基本参数及目标性能确定驱动电机和动力电池,以电动车动力性指标为约束条件计算传动比的可行域,用Matlab编程计算了整车动力性及50 km/h等速工况下续驶里程,借助Cruise软件建立了整车动力传动系统仿真模型,在传动比可行域内计算了NEDC和FTP 75循环工况电动车传动比与能耗之间关系,进行了区间传动参数匹配优化,仿真结果满足设计目标。研究结果表明:该方法能够合理地对纯电动汽车动力系统进行参数匹配,提高纯电动汽车的动力性和能耗经济性。     

基于ADVISOR的混合动力公交车经济性仿真

混合动力汽车是目前解决环境污染和能源问题切实可行的方案。基于Advisor软件,先确定动力混合形式,在根据其各个性能的要求对发动机、电机等部件进行参数设计及整车建模。采用功率跟随式控制策略,在仿真软件Advisor里将各参数输入,并且修改相关控制策略,最终得到仿真结果。其结果表明与传统内燃机汽车相对比,串联式混合动力汽车无论是在动力性还是在燃油经济性和排放性能上面都有着较大的优势。     

高速列车轮对磨耗统计规律及预测模型

为研究我国高速列车轮对踏面磨耗规律,对某线路服役高速动车组进行跟踪测试,记录其镟轮周期内的踏面磨耗量,并基于对磨耗统计特征的两次拟合提出轮对型面磨耗预测函数模型。对某高速线路实测型面磨耗量进行拟合,分别得到各走行里程下磨耗量关于型面位置的拟合函数;并进一步对各走行里程下的拟合函数系数进行二次拟合,得到磨耗量关于型面位置及走行里程的二元预测函数。在模型的预测精度与适用性验证时,对比相同走行里程下预测型面和实测型面在轮轨接触几何关系与车辆各关键部件加速度响应两方面结果。对比结果显示,提出的磨耗预测模型在轮轨接触点、等效锥度、轮轨作用力及车辆安全性等各方面均与线路实测结果具有很好的一致性。     

空气弹簧动态特性拟合及空气悬架变刚度计算分析

为深入研究车辆空气悬架的性能,在悬架系统动力学模型的建立和仿真计算过程中,需要考虑空气弹簧的刚度随弹簧载荷和工作高度改变而变化的特点。根据空气弹簧的动态特性试验数据构成一簇有规律曲线的特点,分别以弹簧工作高度和初始载荷为自变量进行两次曲线拟合,用非线性曲线拟合方法代替气体状态方程,得到空气悬架使用条件下空气弹簧的刚度工作曲线方程。在悬架半车离散状态空间模型仿真的每个计算步长开始时,随悬架动挠度的实时状态来确定模型中空气弹簧的刚度计算数值,从而达到对空气悬架进行变刚度仿真分析的目的。采用此方法计算的某客车空气弹簧气压瞬态响应与滚下法悬架固有频率试验时测到的空气弹簧气压曲线更接近,提出的空气弹簧变刚度特性拟合处理和悬架模型变刚度仿真方法有效。     

人工神经网络在发动机建模中的应用研究

为解决发动机建模和数据拟合准确性的问题,介绍了人工神经网络BP算法的基本概念,并将其应用到发动机建模和数据拟合当中。采用神经网络法和最小二乘法,分别对发动机的外特性和万有特性进行了模拟和训练,在Matlab/Simulink仿真模型的基础上,对其拟合精度和误差进行了评价。仿真结果表明,神经网络法具有较高的拟合精度,而且计算方便,对研究车辆的动力性和燃油经济性的可信程度具有重要意义,可为实现发动机与车辆传动系统共同工作的动力匹配奠定一定的理论基础。     

车间纵向减振器特性参数对高速动车组动力学性能的影响研究

目前国内外高速列车中对于车间纵向减振器的应用较少。为了解车间纵向减振器对列车动力学性能的影响,根据CRH380B型动车组实际参数,运用动力学仿真软件SIMPACK建立装有车间纵向减振器的四动四拖八节编组列车系统动力学模型。通过改变车间纵向减振器的阻尼与节点刚度来分析其对列车平稳性、稳定性和曲线通过性的影响。分析结果表明：车间纵向减振器特性参数对车体横向加速度、车体摇头运动、横向平稳性指标等车体的横向动力学性能有一定影响,其中对车体1~3 Hz的低频摇头运动有明显的抑制作用,抑制效果达到了36.4%;但是车间纵向减振器特性参数对列车走行部的动力学性能影响相对较小。安装合理阻尼与节点刚度的车间纵向减振器能够有效地提升列车整体动力学性能。     

Robust control of nonlinear integrated ride and handling model using magnetorheological damper and differential braking system

The interaction of the ride and handling systems is one of the challenging topics in vehicle dynamics and control. In this study the dynamic behavior of a passenger car considering coupling among all the fourteen degrees of freedom is modeled using Boltzmann Hamel equations. In order to improve the ride quality and stability of the vehicle, a Magnetorheological damper and a differential braking system are used as control devices. Based on the nonlinear integrated ride and handling vehicle model, a nonlinear H-infinity controller is designed for an intermediate passenger car. The dynamic behavior of the controlled vehicle is simulated for single lane change and bump input, considering three different road conditions: Dry, rainy and snowy. The robustness of the designed controller is investigated when the vehicle is under these road conditions. The simulation results confirm the interactive nature of the ride and handling systems and the robustness of the designed control strategy.     

Aeroelastic behavior of a slender body considering free fittings

This paper presents dynamic and vibration analysis of a flight vehicle with consideration of the free fitting between its two sections. Using the Lagrangian approach, a general analytical model is developed for a non-spinning elastic vehicle in planar motion. The model contains rigid body motions and bending deformations of two sections of the flight vehicle and a nonlinear rotational spring that models the freeplay between the two sections. To express bending deformation, the mode summation method is applied. It is shown that freeplay in the joints significantly affects the trajectory of the flight vehicle. Numerical examples reveal the effect of a joint’s nonlinearity on the trajectory and stability of the flight vehicle.     

滑动轴承动力学温度及压力分布规律研究

从系统动力学的角度出发分析了滑动轴承在运动状态下的内部温度变化规律和压力分布规律,建立了滑动轴承内部在系统动力学下的温度场模型和动态油膜压力分布模型,并对模型进行了数值仿真.仿真结果表明:滑动轴承在系统动力学状态下,其内部的温度分布规律是沿轴承套中心轴线方向,往外温度升高较快;动态油膜压力的大小与转子的位移有关,并且油膜压力在动力学状态下呈不对称分布,与轴承的摩擦磨损有着紧密的关系.这些工作对于进一步掌握滑动轴承内部在系统动力学下的温度和压力分布规律有一定的借鉴意义,为滑动轴承内部的动态摩擦磨损的研究提供了理论研究支撑.     

车辆制动气室动态响应特性的无因次分析

制动气室是车辆气压制动回路的关键组成部分,其动态响应特性直接影响车辆气压制动系统性能,建立制动气室充气过程数学模型,并通过实验验证模型的正确性。将制动气室的流量特性方程、状态方程以及活塞盘的运动方程无因次化,得到制动气室无因次解析模型,仿真计算出气室压力响应和运动特性变化规律。研究结果表明:制动气室回位弹簧满载弹力、橡胶膜片的膜片力等参数均会对气室响应特性造成不同程度影响,其中回位弹簧满载弹力的影响程度最大,但不同参数下气室的充气时间基本保持恒定。     

商用车辆采用低速试验数据判断动态车辆侧翻的临界值

已经开发了一个确定动态车辆侧翻临界值的方法,该方法采用一侧翻平面车辆模型和以低速进行试验测量的侧向加速度为基础仿真。然后采用曲线拟合技术推断侧向加速度和前进速度的临界值。该方法采用变通道运动试验证实,并获得一个良好的相互关系。本方法很好适应确定侧翻临界值一目标试验程序,仅需要测量侧向加速度。     

产品质量智能预测控制研究

介绍了质量预测控制的研究现状,提出了基于质量特征参数序列的质量智能预测控制系统模型,分析了系统的稳定性.根据提出的系统模型利用动态神经网络对加工过程质量特征参数的变化进行了跟踪实验,效果良好.