混合动力汽车功率分流传动系统扭转振动及其影响因素研究

针对某款混合动力汽车,综合考虑发动机、电机、复合行星齿轮机构、离合器、减速器、差速器和半轴等部件,采用集中质量法建立功率分流传动系统动力学模型。在此基础上,分析不同运行工况下传动系统固有频率和振型,分别研究电机和发动机激振频率与传动系统固有频率之间的关系,仿真分析扭转减振器刚度对传动系统固有频率的影响规律,通过改变扭转减振器刚度从而使得传动系统共振转速远离发动机常用工作区。

拖拉机液压功率分流无级变速箱设计

为适应拖拉机复杂的作业工况并提高其作业效率,提出一种单行星输入耦合型液压功率分流无级变速箱的设计方案。依据拖拉机配套动力与速度要求进行变速箱参数设计与结构设计,基于SolidWorks构建变速箱虚拟样机,并基于AMESim构建变速箱传动系统模型,对其整机调速特性进行分析。研究结果表明:该变速箱可以实现拖拉机在0~30 km/h范围内的无级调速,且在犁耕等重点工况下具有较小的液压分流功率从而实现节能;该变速箱在段位切换时需要将泵马达排量比从1快速调制-0.85,通过快速的马达反向实现行星排复位与换段前后的速度衔接。对我国无级变速拖拉机的国产化设计与应用具有一定的参考价值。

功率分流混合动力系统模式切换连续瞬态冲击机理及其性能客观评价

针对功率分流混合动力系统模式切换过程连续瞬态冲击机理尚不明确且缺乏客观评价指标和方法的问题,本文探究了模式切换连续瞬态冲击机理及其性能客观评价方法。首先,结合动力传动系统高动态性能测试台架,建立了考虑转矩过零、齿轮副啮合时变刚度、齿隙及驱动电机转矩脉动的功率分流混合动力专用变速器(DHT)瞬态扭振模型;其次,研究了DHT模式切换过程转矩过零变化机理,提出了考虑转矩过零次数和模式切换时间的连续瞬态冲击性能时域评价指标,并采用短时傅里叶变换方法建立了基于冲击度时频特性的频域评价指标;最后,以纯电动向功率分流混动模式切换过程为例,采用变异系数法对不同加速踏板开度和齿隙影响下的连续瞬态冲击性能进行了客观分析评价。结果表明,功率分流DHT动力输出端转矩频繁过零和齿隙间的耦合作用是引发模式切换过程连续瞬态冲击的主要原因,减小齿隙可降低最大振幅频率100~200 Hz范围内的连续瞬态冲击;同时,根据综合评价得分对比,得到了模式切换过程连续瞬态冲击性能优化参数,本研究可为功率分流混合动力系统模式切换平顺性协调控制策略优化提供支撑。

功率分流式混合动力汽车整车参数匹配与优化研究

针对功率分流式混合动力汽车,首先根据整车设计参数及动力性能目标要求,分别对电机、动力电池组、发动机、主减速器和行星排等传动系统部件进行参数匹配,并运用AVL-Cruise软件建立目标车辆整车模型;其次在满足动力性能目标的前提下,运用AVL-Cruise和Isight软件搭建联合仿真模型,分别采用粒子群优化算法和多岛遗传算法,将行星排特征参数和主减速器传动比作为优化参数,百公里油耗和电耗加权之和作为优化目标进行优化研究,并对比分析2种优化算法的计算结果来获得兼顾动力性能和经济性的最优结构参数,为研究功率分流式混合动力汽车传动系统提供理论依据。

双模功率分流式混合动力汽车传动系统设计

针对双模功率分流式混合动力汽车传动系统的构型,首先,对比分析了单、双模式混合动力系统结构特征及应用范围;然后,结合复合分配式特点,选定3种复合分配式四结点杆模型,通过逆向拆分得到所有可行的复合分配式构型,并根据杆长度和特征参数约束条件,确定构型方案;最后,在此基础上,参考某款车型参数,通过分析输入分配模式、模式切换点和机械点特性确定第3排行星排和离合器位置及结构参数,设计出传动系统构型,为研究双模功率分流式混合动力汽车传动系统提供理论依据。

人字齿功率分流轮系均载仿真研究

均载设计技术是人字齿轮功率分流轮系发挥构型优势的关键技术。为提高人字齿功率分流轮系的均载特性,构建考虑支承刚度、扭转刚度以及齿轮副啮合刚度的静力学模型,剖析出在误差及载荷作用下影响均载特性的主要因素;利用Romax软件建立了含浮动构件、柔性构件、人字齿等结构特征并同时考虑误差、传动系统变形的有限元仿真模型,求解了传动系统的均载系数;研究了偏心误差、同步角、弹性轴扭转刚度、人字齿对称度误差等因素单独作用对均载特性的影响规律,基于正交试验法获得了多因素交互作用对均载特性的影响规律和显著性程度。结果表明,同步角和人字齿对称度误差对均载特性影响显著,弹性轴扭转刚度对均载特性影响次之,偏心误差对均载特性有一定影响。为获得较优的均载特性,设计中应采用较小的弹性轴扭转刚度;传动轴与齿轮连接花键套需采用参数匹配的设计方法,以获得较小的同步角。

功率分流式PHEV车辆动力学模型与能量管理策略研究

通过Matlab/Simulink软件建立了功率分流式PHEV车辆动力学仿真模型,并对各种工况下发动机、TM电机、ISG电机、电池的瞬时响应特性展开了研究,在此基础上提出了基于等效综合能耗最低的动力分配策略。计算结果表明:应用此动力分配策略选取发动机、ISG电机、TM电机的最佳配合,整车的综合能耗率得到显著降低。

基于效率最优的混动汽车功率分流控制方法

为了提高混动车辆的燃油经济性,提出一种效率分析方法,通过确定车辆在不同工况点的发动机燃油消耗和电池荷电状态的关系,将电池功率折算成等效里程,以每一工况点的综合里程最长为目标,来计算系统在不同模式下不同工况点的最优效率,并寻优得出各模式下的最优效率图谱以及对应的扭矩分配或功率分流图谱,应用于实车控制策略,缩减标定开发周期。试验表明,电池荷电状态在预定范围内保持平衡,发动机运行工作点分布于高效区域内,能有效提高混动控制的实时性和整车燃油经济性,减少系统能量损失。该方法可以离线计算,不依赖于工程经验,为整车标定开发提供理论参考,大大缩减标定开发周期,降低成本,且应用于整车策略中实时性好。

功率分流式混合动力系统的多目标优化控制

采用传统的静态解耦和中间控制变量的方法对科力远混动系统(Corun hybrid system,CHS)进行控制,很难达到令人满意的控制效果。因此,针对CHS系统的特殊性,提出一种基于多变量模型预测控制的优化方法。这种方法根据系统两个输出的跟踪误差直接计算出两个电机的转矩指令,避免了简化过程,优化了多目标跟踪控制的质量。

插电式功率分流混合动力商用车工作模式及性能分析

随着“双碳”战略的实施,混合动力商用车受到行业重视,但相关研究还不够深入。该文以一款插电式功率分流混合动力轻卡为研究对象,分析其工作模式并计算各模式下的整车性能,通过计算得到停车发电、纯电动、混合动力等模式下整车的关键性能,为功率分流混合动力总成选型、整车性能计算等提供理论依据。

基于负载补偿的功率分流混合动力系统模式切换性能测试方法

由于功率分流混合动力系统性能测试台架与实际车辆的动力学特性存在差异,导致测试台架难以精确模拟实车的行驶负载特性,使得功率分流混合动力系统模式切换性能测试的准确度不高。为此,本文提出一种基于负载动态补偿的功率分流混合动力系统模式切换性能台架测试方法。首先,建立了考虑实际车辆道路负载、模拟发动机、功率分流混合动力专用变速器(dedicated hybrid transmission,DHT)和测试台架传动系统的台架系统动力学模型;其次,针对纯电动至功率分流混合动力模式切换过程,对比分析了动力源的动态响应和台架系统模型的加载特性;然后,设计了基于转速闭环跟踪的转速前馈校正补偿器以提高负载模拟转速控制的抗干扰能力,并结合转矩前馈校正补偿器降低加载转矩的动态误差。最后,离线仿真和硬件在环台架试验结果表明:基于台架系统模型开发的负载动态补偿算法可提高测试台架加载精度32.67%以上,保证了功率分流混合动力系统模式切换性能测试的准确性。

串联式拖拉机液压功率分流无级变速箱的设计

为了在小功率拖拉机及其农业机械上实现无级调速,设计了一种串联式液压功率分流无级变速箱。首先,对无级变速箱的传动方案进行了介绍;其次,详细阐述了变速箱的参数设计和结构设计流程;再次,构建了该液压功率分流无级变速箱与静液压无级变速箱的效率计算模型,并通过试验获取了模型的关键参数;最后,根据效率模型的计算结果,对两种无级变速箱的传动效率和调速特性进行了比较。研究结果表明:所设计的无级变速箱不仅结构简单、成本可控,且具有较之于静液压无级变速箱更佳的效率特性。研究所得结论可为我国中小功率无级变速拖拉机和农业作业机械的研制提供理论依据和方法支撑。

重型直升机行星轮系的功率分流行为分析

行星轮间良好的功率分流行为使得行星机构具有较高的能量传输密度,因此行星轮系在重型直升机传动系统中得到了广泛应用。由于客观存在各种制造误差,无法避免偏载问题,行星机构的功率无法按照理想状态分配,进而影响整个系统的服役寿命和可靠性。基于某型号重型直升机行星减速器的结构特征,构建大型行星轮系的有限元仿真模型,定量分析不同方向销孔位置制造误差对功率分流特性的影响,得出偏载影响机理,为航空领域行星齿轮的公差带设计技术提供理论基础。

大型行星轮系功率分流分析与疲劳可靠性研究

行星轮间的功率分流行为使得行星机构具有较高的能量传输密度,但偏载会导致行星机构的功率无法按照理想状态分配,增大齿轮间的啮合力,影响整个系统的使用寿命和可靠性。基于某型号重型直升机行星减速器的结构特征,构建大型行星轮系的有限元仿真模型,对行星传动系统进行准静态力学和运动学分析,获得系统中各类齿轮的危险应力历程,为可靠性分析模型提供载荷输入变量,以弯曲疲劳试验获得的齿轮强度数据作为可靠性分析模型的强度输入变量。使用统计学最小样本量的概念进行齿轮和轮齿寿命转换,建立行星齿轮系统可靠性分析模型,完成行星系统不同状态下疲劳可靠度的数学映射。偏载状态下,行星齿轮系统可靠度为92.32%,证明偏载会影响系统疲劳可靠性,降低齿轮的有效使用寿命。

基于功率分流的减速电动机轻量化设计

常规的齿轮传动系统的典型布置是单电动机输入形式,每级齿轮传递的功率等于总功率,因而对应的齿轮等零部件及整个齿轮箱体积和质量都比较大,对于有空间限制的场合,会带来更多的麻烦;另外,集成设备上的传动系统体积过大,必然导致整个设备的体积和质量相应地增加。该设计通过功率分流的方式,采用四驱动的方式来替代单驱动方式,减小单个齿轮传递的功率,从而减小齿轮等零部件的尺寸和质量,同时,4个小电动机仅保留定子和转子,而免去了电动机的外壳,将4套定子和转子安装在一个独立的箱体内,使整个传动系统的结构更加紧凑,达到轻量化设计的目标。

混合动力汽车单双模式功率分流系统的工作原理及控制策略(二)

(接上期)2.输入式功率分流的工作特性。如图8、图9所示,普锐斯在行驶中,发动机输送到变速器的输出功率(粗红色功率流)至行星架上(图中(1))被一分为二。第一部分功率向下流动至太阳轮进入到发电机,驱动其发电(图中(2))。这部分产生的电功率继续传输到电动机上。电动机将电能再次转化为机械能,输出到输出轴上(图中(3))。第二部分功率向上流动到齿圈,然后直接向右流动到变速器的输出轴上。

混合动力汽车单双模式功率分流系统的工作原理及控制策略(三)

(接上期)四、复合式功率分流1.复合式功率分流的本质前文谈及有关通用雪佛兰沃蓝达I代车型,其采用的是输出式功率分流架构,变速器型号4ET50。雪佛兰沃蓝达II代车型在外观看来跟I代很相似,但在驱动系统上有很大的变革,它采用的是复合式功率分流,变速器型号5ET50,如图24所示。型号从第一个数字“4”升级到“5”,但其实是毫无关联的两款变速器。如图25所示,左侧为4ET50混合动力变速器。

间隙浮动式五路功率分流星型轮系动态均载分析

以太阳轮浮动式五路功率分流星型齿轮传动系统为研究对象,考虑各齿轮构件的安装偏心误差、综合时变啮合刚度以及太阳轮浮动式均载机构等因素,建立了该系统的非线性动力学仿真模型。通过仿真计算,分析系统各支路的动载性能以及太阳轮和星轮的安装偏心误差、浮动机构、输入扭矩对系统载荷分配特性的影响。结果分析可知,无论太阳轮浮动与否,星轮的安装误差对系统载荷分配特性的影响最为显著;间隙浮动机构可明显改善系统均载性能;输入扭矩较大时会减弱间隙浮动机构的改善效果。

混合动力汽车单双模式功率分流系统的工作原理及控制策略(一)

混合动力总成是混合动力汽车的核心部件,发动机动力的分配、机电动力耦合等都是通过动力总成实现的。混合动力总成的布置方案不仅决定了动力耦合方式,而且也是制定控制策略的基础,对整车的动力性、经济性和排放性能具有重大影响。其中高效率、高功率密度、高可靠性和无级自动变速是混合动力总成的设计目标。

行星齿轮传动的功率分流动态均衡优化设计

本文研究了浮动件支承刚度对行星齿轮功率分流动态均衡性的影响 ,引入功率分流动态不均衡系数Kc和动载系数 Kd,定量地描述了不同支承刚度下功率在各行星齿轮间分配不均衡程度和啮合动载荷波动程度。以浮动件支承刚度为设计变量 ,使 Kc和 Kd 达到极小为目标函数 ,采用遗传算法对 2 K -H行星齿轮传动进行了动态优化设计。研究表明 :优化后的行星齿轮传动不仅固有频率有所降低 ,而且在工作转速附近 ,功率分流不均衡及动载荷皆有较大改善。