考虑电机控制策略影响的电动车动力总成振动分析

针对电动车动力总成存在的结构振动问题,提出机-电-磁-控一体的仿真方法,并在此基础上进行控制策略优化。首先,搭建综合考虑电机控制策略、电机电磁作用及详细机械结构的动力总成模型,体现所研究对象机电一体化的特点;然后进行电机电流、电磁力及总成振动响应的仿真与试验,验证所提多物理场仿真方法的正确性;最后从控制策略优化角度,而非机械结构改变角度,对系统进行了优化。结果表明,基于预测模型控制的直接转矩控制策略,与原有的基于最大转矩电流比的控制策略相比,更有利于降低电动车动力总成表面的振动响应。研究结果可为电动车动力传动系统的匹配、集成以及整体性能的提升提供参考。     

集中驱动式电动车动力总成系统振动特性分析

建立某集中驱动式纯电动车动力总成系统的动态有限元模型,对作用于动力总成的各种激励进行分析和数值模拟。机械激励部分考虑齿轮传动系统的时变刚度、误差激励和齿轮冲击力,电磁激励部分通过永磁同步电机2D有限元电磁仿真得到作用于定子上的径向和切向电磁力波。将各类激励施加于动力总成箱体并进行动态响应求解,通过消声室整车试验验证仿真结果的准确性。结果表明,将动力总成视为整体、综合考虑各类激励的仿真方法能较好的预测电动车动力总成的振动特性。     

电机控制策略对电动车动力总成电磁振动的影响

旨在深入探讨电机控制策略对电动车动力总成电磁振动的影响。给出两类常用电机控制方法,即最大转矩电流比控制方法和直接转矩控制方法,搭建其电机控制模型;建立电机定转子二维电磁分析模型,对两类控制策略下的气隙磁密和电磁力进行仿真分析;并利用电动车动力总成机械结构模型,进一步分析动力总成关键点在两类控制方法下的振动响应。结果表明,所提供的综合考虑电机控制策略、电机本体电磁模型以及动力总成机械模型的联合仿真方法,可以有效预测电机控制策略对振动性能的影响,为从优化控制策略的角度,改善电动车的振动舒适性奠定理论基础。     

搭载分数槽永磁电机的电驱动总成振动控制

为探究搭载分数槽永磁电机的某电驱动总成在电磁激励、齿轮激励共同作用下的振动特性，通过整车NVH试验识别出电驱动总成在890 Hz与1 176 Hz处存在共振带。为控制该现象，综合考虑电机电磁力波、减速器齿轮激励以及总成结构耦合特性，建立电驱动总成壳体振动响应模型，采用多源激励与结构弱耦合的方法对总成壳体进行振动响应分析，并结合整车试验数据验证仿真分析的有效性，计算结果表明径向电磁力波对振动响应的贡献量较大。针对系统振动问题，建立转子分段斜极模型以及采用外圆开槽的方法，以期降低齿槽转矩、改善气隙磁场谐波从而控制壳体振动响应。该研究可为电驱动总成振动抑制提供一些参考。     

谐波注入在电动汽车动力总成电磁振动抑制中的应用EI北大核心CSCD

动力驱动总成的电磁振动水平严重影响着电动汽车的NVH性能。由于驱动电机结构的非理想和逆变器的非线性特性,电机的输出转矩存在较大的脉动。在一定的转速下,转矩谐波的频率会和动力总成的扭转模态频率一致,导致动力总成的共振。为了研究转矩脉动引起的电磁振动问题,建立了电机电磁模型和控制电路的联合仿真来对电磁激励进行分析,同时通过振动测试试验,认为动力总成在500~1500 r/min转速范围内的48阶振动是由转矩脉动引起的。为了抑制驱动电机输出的转矩脉动,采用谐波电流注入的方法来抵消电机运行时的谐波转矩,将RBF神经网络和遗传算法结合,对电流谐波进行优化。最后通过振动试验验证分析的准确性,结果表明,采用谐波注入的控制方法能够有效抑制动力总成的电磁振动。     

集中驱动式纯电动车动力传动系统扭转振动研究

针对电动车存在的动力传动系统扭转振动问题,提出综合考虑控制电机动态特性及传动系统间隙/柔性的机电耦合仿真方法。建立考虑电磁刚度影响的传动系统扭转振动集中质量模型,研究模态特性,并试验验证模型的正确性;考虑齿间侧隙及半轴柔性,搭建传动系统集中-分布质量模型进行动态响应仿真及试验验证;建立、仿真控制电机模型及机电耦合模型,获得转矩波动影响下传动系统扭转振动时频响应。结果表明,所提机电耦合仿真方法能呈现较丰富的动力学现象,有助于进一步揭示电动车传动系统扭转振动特性。     

集中驱动式纯电动车抖动分析及主被动控制研究

以某典型纯电动车为研究对象,对其瞬态抖动问题进行分析与控制。首先,结合驱动系统常啮合的特点,建立考虑电机转子-齿轮传动系统的整车模型,对抖动现象进行机理推导和传递路径分析。然后从动力传动系统入手,建立其简化模型并进行前馈-后馈主动控制仿真和部分试验。在此基础上,从被动控制的角度进行动力总成悬置系统的优化。最后,对主被动综合控制的效果进行了基于整车仿真平台的验证。结果表明,所建整车模型适用于电动车抖动问题的仿真与控制;所用主被动相结合的控制方法,可以改善车身抖动情况、减小悬置点动反力,提高电动车的驾乘舒适性。     

基于主动悬架控制轮边驱动电动车垂向振动研究

针对轮边驱动电动车存在的轮毂电机振动问题,以开关磁阻电机(SRM)为例,分析了电机垂向激励对车辆性能的影响。探讨分析不同车速工况下路面和电机两种耦合激励对轮边驱动电动车垂向动力学特性的影响。研究表明,电机激励对车辆垂向性能的影响主要集中在低车速范围。此时,电机激励频率接近悬架系统固有频率,容易引发车辆共振。鉴于电机激励具有的周期性特点,提出了基于FxLMS算法的主动悬架控制方法,进而抑制电机垂向激励产生的车辆垂向振动负效应,仿真分析验证了算法的有效性。     

车用永磁同步电机电磁振动噪声仿真和试验研究

研究了全负荷工况下8极48槽车用永磁同步电机电磁振动噪声仿真建模方法,并通过消声室台架试验验证了研究方法的有效性。首先,建立考虑材料各向异性特性的定子铁芯和系统模型,分析各向异性材料参数灵敏度,并利用激振器模态敲击试验验证仿真模型;其次,针对永磁同步电机和电驱动桥二合一系统,建立电磁-结构-声学多物理场耦合模型,基于三维分布式电磁力激励,仿真再现了全负荷加速工况下电机电磁辐射噪声,并分析电磁噪声特征;最后,利用消声室台架试验结果,验证了永磁同步电机电磁-结构-声学多物理场耦合模型的准确性,重点阐明2 000 r/min附近48阶噪声峰值点产生机理,研究成果可进一步用于车用永磁同步电机设计开发和电磁振动噪声产生机理研究。     

纯电动车驱动电机加速噪声分析及优化

为研究纯电动车的电机电磁振动噪声问题，采用试验与仿真相结合的方法，对某款电机进行加速振动与噪声测试，通过诊断分析确定其主要噪声阶次为48阶，主要问题转速点为4 300 r/min、6 500 r/min和9 800 r/min，随后采用仿真手段对电机加速过程的电磁噪声进行电磁-振动-噪声的多物理场耦合分析，对比仿真与测试结果发现两者吻合较好，说明该仿真方法具有较高的精度。随后进行电磁噪声源及结构板块贡献量分析，发现转速点4 300 r/min和6 500 r/min的噪声主要由转矩脉动产生，而9 800 r/min的噪声由径向电磁力产生，主要声辐射部位为出线盒和控制器盖板，进而通过优化电机转子外圆开槽尺寸和结构刚度来降低电磁噪声，仿真及试验结果验证了优化后电磁噪声已明显降低。     

电动汽车-路面系统机电耦合建模及非线性振动分析

轮毂电机驱动电动汽车的簧下质量增大,导致轮胎动载荷增加,同时电机电磁力和转矩波动对车轮造成电机激励,车轮振动进一步加剧汽车振动.鉴于此,考虑电机的电磁激励,建立了5自由度电动汽车-路面系统机电耦合非线性动力学模型,推导了路面振动引起的二次激励,分析了电动汽车的振动响应受路面不平顺、电机激励、路面二次激励综合作用的影响规...     

电动车动力传动系机电耦合扭转振动分析与控制

对电动车动力传动系统的机电耦合扭转振动进行分析与控制。利用整车转鼓试验测得稳态工况下的电流信号,分析引发传动系统扭转振动的主要电流激励谐次;基于最大转矩电流比控制方法,结合传动系统机械振动模型,搭建综合考虑机械、电气相互影响的机电耦合模型,进行仿真分析;提出能够减小传动系统扭转振动幅值的电流谐波优化方法,阐述其原理并搭建其控制模块。控制前后的仿真结果表明,电流谐波优化方法可以有针对性的抑制电流的5倍、7倍谐波,减小6倍电流频率的转矩波动,降低传动系统在中高频固有频率处的振动幅值。     

某车辆动力总成异常振动分析与改进

针对某SUV车柴油机动力总成产生异常振动导致操纵手柄剧烈振动这一实际问题,将振动试验测试与有限元仿真分析结合起来研究动力总成的振动动态特性。通过整车道路试验及转鼓试验,发现柴油机工作转速的二阶激励激起了动力总成系统共振,通过采用有限元方法建立了一种柴油机动力总成振动分析模型,计算分析了此动力总成的振动固有频率和固有振型,找到了导致动力总成弯曲刚度变差的原因—飞轮壳结构刚度不足。在验证了有限元仿真模型计算合理性基础上,通过改进设计飞轮壳结构,提高了动力总成的固有频率,使其避开了共振频率区间,最终消除了操纵手柄的异常振动。该试验与仿真分析方法对解决同类工程问题具有参考指导和应用价值。     

振动驱动的电磁－永磁复合驱动建模

对一种新的电磁-永磁复合激励永磁体偏转驱动的机理进行振动应用理论分析和实验验证研究。对于这种电磁－永磁复合激励方式,提出一种基于面磁荷计算电磁扭矩的数值方法,建立电磁扭矩随电流和永磁体偏摆角度变化的数学模型,并将理论建模进行对比试验研究,验证所提出理论分析方法的正确性和基于永磁体偏摆驱动在振动驱动领域应用的可行性。     

纯电动客车电机动力总成悬置系统的优化设计

建立某纯电动客车电机动力总成悬置系统的刚体动力学模型,分析电机动力总成激励,利用Adams软件进行悬置系统模态特性和频域响应特性的仿真分析。通过工程优化软件Isight与Matlab的集成,直接使用Isight中的多岛遗传算法对电机动力总成悬置系统进行优化设计,优化后的悬置系统隔振性能得到了提高。     

动力吸振器在动力总成振动控制中的应用

针对某轻型客车动力总成振动过大的问题,对其进行了试验测试与局部结构模态分析。分析得到,发动机激励与动力总成的托臂及其悬置组成的刚体振动系统的固有频率接近,引起了系统共振;同时,探讨了动力吸振器的设计方法,设计了相应的阻尼式动力吸振器,并将其应用于该车动力总成中。实车试验结果表明,该吸振器能够有效地控制动力总成的振动。理论分析及试验方法对同类工程问题具有一定的参考价值。     

基于刚柔-机电耦合的机床直线电机进给系统动态性能仿真研究

以某新型直线电机驱动的车铣复合机床Z轴进给模块为研究对象,在多刚体动力学仿真模型的基础上,考虑导板柔性和结合面参数,构建了Z轴模块刚柔耦合模型,采用快速正弦扫描实验对仿真模型进行了实验验证。进一步,将直线电机伺服控制系统考虑进来,提出了一种综合考虑刚柔—机电耦合作用的数控机床进给系统动态性能研究方法,并对其进行仿真分析。仿真结果表明,机床机械结构和伺服控制系统共同对机床进给系统的动态性能产生了重要的影响。     

永磁直流无刷电机定子振动动力学分析及实验研究

在集中驱动的电动汽车中,电机是电动汽车振动和车内外噪声的主要源头之一。因此,设计人员都期望于在设计阶段能对电机的振动噪声性能进行分析。本文基于电磁场分析理论对电动汽车驱动用永磁直流无刷电机径向力波进行了有限元仿真计算,进而对电机定子进行了动力学建模与仿真研究,实现了车用定子振动动力学特性分析。仿真结果与电机振动试验结果相符,验证了分析的正确性,为进一步实现低噪声驱动电机的优化设计打下了基础。     

基于负磁致伸缩效应的电机降噪方法研究EI北大核心CSCD

噪声抑制是电机设计和应用中亟待解决的关键问题之一,尤其在体积较大的电机中,定子硅钢片磁致伸缩效应造成的振动噪声占比很大。针对由于硅钢片磁致伸缩效应导致的电机振动噪声问题,提出通过填充具有负磁致伸缩特性的软磁复合材料来抑制电机振动噪声的方法,使拟填充材料的负磁致伸缩与硅钢片的正磁致伸缩效应引起的形变基本相互抵消,从而减小电机的振动噪声。首先建立电机的电磁-机械耦合数值模型,进行有限元仿真计算,通过遍历扫描的方法对定子硅钢片的振动情况进行分析,找到拟填充材料合适的填充位置及尺寸,并制作模型进行验证。仿真和验证试验中采用负磁致伸缩材料镍作为填充材料,发现电机定子硅钢片局部打孔填充负磁致伸缩材料后使局部应力下降16%,减小电机整体振动噪声。对于低噪声电机设计有重要的理论意义和应用价值。     

考虑连杆惯性参数的三缸发动机激励建模与分析

针对传统曲柄滑块简化方法无法准确计算三缸发动机振动激励的问题,提出了一种新的三缸发动机激励建模计算方法。考虑了连杆等部件的惯性参数,基于拉格朗日乘子法推导了三缸发动机振动激励的理论表达式,并代入了实车数据,计算了其激励后发现:三缸发动机在3个方向上都存在数量级相当的不平衡惯性力矩,而传统简化方法不会出现绕z轴的激励。建立考虑液压悬置频变特性的动力总成悬置系统仿真模型,分别将该方法和传统简化方法计算出的激励施加于仿真模型,计算了各悬置点的振动加速度响应。为间接验证激励计算准确性,进行了某三缸发动机样车怠速振动实验,测量了各悬置点振动加速度响应,与仿真值进行了对比,结果表明,考虑连杆等部件的惯性参数后,可得到更为准确的三缸发动机激励,可应用于计算精度要求较高的场合。