纯电动汽车机电耦合传动系统非线性振动特性分析

发布时间：2020-07-13 22:11

【摘要】：目前,新能源汽车技术的研究和发展已成为全球汽车行业的热点,各个国家都在积极地推进电动汽车技术的发展,市场上已有多款成熟的电动汽车产品,且电动汽车是解决日益严重的环境污染问题和石油资源危机的有效途径。机电耦合传动系统是一种典型的机电系统,在车辆领域中的应用十分广泛。在工程实际中,机电耦合效应使机电传动系统表现出十分复杂的动力学特性,目前国内外主要研究传统汽车动力传动系统扭转振动问题,纯电动汽车传动系统扭振问题的研究还在起步阶段。本文研究电机参数及外部激励对传动系统非线性特性的影响。结合电机学、电磁理论和机电分析动力学理论,推导出的电磁转矩表达式,建立纯电动汽车机电耦合传动系统非线性扭转振动模型。利用多尺度法求解振动方程在主共振情况下的一次近似解,对传动系统频率响应方程进行求解,并对解的稳定性进行分析。通过研究系统不稳定区域随内功率因数角、安匝数、极对数和磁路饱和系数等电机参数的变化,可以看出电机参数的改变会导致纯电动汽车传动系统共振及不稳定区域的增大,从而导致传动系统出现不稳定现象。通过研究纯电动汽车机电耦合传动系统非线性扭转振动模型,求解机电耦合情况下无扰动Hamilton系统的平衡点,并且利用Melnikov法求解分岔阈值曲线,分析动态机械负载对纯电动汽车机电耦合传动系统非线性动力学行为的影响。通过上述研究分析可知,电机设计过程中需要将电机各个参数控制在合理范围内,从而提高机电耦合传动系统扭转振动的稳定运行。纯电动汽车机电耦合传动系统由于激励的影响,具有周期、拟周期和混沌等复杂的非线性动力学行为。某些工况下纯电动汽车机电耦合传动系统受到非周期冲击干扰力作用,产生较大强度动载荷并引起非线性扭振,严重影响纯电动汽车传动系统的可靠性和耐久性。基于Melnikov理论分析研究传动系统的分岔和混沌特性,从而求解系统稳定性运行边界条件,避免纯电动汽车出现不稳定工况。
【学位授予单位】：山东交通学院
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：U469.72
【图文】：

技术路线图,幅值,外部激励,外激励

倍周期运动和混沌的近似阈值，研究结果表明，系统在外部激励幅值的变化时系统经倍周期分岔进入混沌运动的过程，在一定范围内，外部激励值的增大，会增大系统产生混沌的可能性。所以通过分析外激励幅值与系统发生混沌现象的关系，从而给出稳定运行的边界条件。1.3.2 技术路线

相量图,永磁同步电机,相量图,有效值

到永磁同步电动机的电压方程[44]：0 1 1 1 10 1 1d ad q aqd d q qU E I R jI X jI X jI XE I R jI X jI X= + + + += + + + 空载反电动势有效值，由永磁气隙基波磁场产生；U 为外定子相电流有效值；1R 为定子绕组相电阻；adX ，aqX 为直1X 为定子漏抗；dX 为直轴同步电抗；qX 为交轴同步电抗11,.d adq aqX X XX X X = + = + 电流、qI 交轴电枢电流：11sin ,cos .dqI II Iψψ = = I1 与0E 间的夹角，称为内功率因数角，1I 超前0E 时为正

机电耦合,传动系统,电机

3 1 21 4cos cos 26 3k = b ψ +bψ.2 机电耦合扭振系统模型建立纯电动汽车传动系统主要由机械转子、支持轴、电机、联结轴、减速器以及轴等部件组成。其中包括弹性部件和惯性部件，所以实际的研究过程中，纯电车传动系统可以看成一个复杂的多质量弹性系统。忽略系统连接之间的影响，将转子系统和传动系统进行简化，根据集中质量以建立如图 2.2 所示的电机-机械机电耦合传动系统二质体模型，对纯电动汽动系统机电耦合扭转振动特性进行分析。图中，eT 是电磁转矩，LT 是负载转矩C 为系统的阻尼， K 为线性扭转刚度，1J ，2J 分别为电机转子和机械负载的转量，1φ ， φ 2分别为电机和机械负载在工作中的扭转角度。

【参考文献】