飞机电动机轮设计及电动滑行系统仿真研究

为进一步提高飞机的地面滑行效率,节省滑行时间和燃油消耗,基于飞机电动滑行系统构想,提出了一种改造飞机主机轮为电动机轮的方案。介绍了飞机电动滑行系统的工作原理及组成结构,制定了飞机电动滑行系统传动方案,并在主起落架原有模型基础上进行部分改造,重新设计电动机轮驱动结构和安装方式。采用永磁同步电动机的空间矢量控制技术,通过MATLAB/Simulink对电动滑行系统建立仿真模型,分析系统滑行性能。仿真结果表明:飞机自动滑行速度满足要求,传动方案合理可行。

轮毂电动机驱动滑移转向车辆驱动力控制

为提高滑移转向车辆机动性和稳定性,以轮毂电动机驱动滑移转向车辆为研究对象,充分利用转矩矢量控制在车辆动力学中的优势,针对传统滑模控制存在抖振问题,提出了一种基于自适应模糊滑模控制(adaptive fuzzy sliding mode control,AFSMC)的直接横摆力矩控制方法.设计自适应模糊滑模控制器,计算跟随控制目标所需的附加横摆力矩,构建模糊系统实时逼近变增益符号函数,模糊自适应律通过Lyapunov方法导出,提高控制策略的鲁棒性并抑制输出控制量的抖振问题.对下层控制器,提出了一种基于优化分配的驱动力分配方案,根据轮胎负荷率和加权因子建立目标函数.所提出的策略充分考虑了车辆的非线性动力学特性.实车试验结果表明:所提出的控制策略能够在车辆操纵性和稳定性方面获得良好的性能,控制系统具有较强的鲁棒性.

基于温度失效工况的分布式轮毂电动机驱动车辆容错控制

轮毂电动机驱动车辆各轮转矩独立可控,动力响应迅速,驱动系统冗余配置,在车辆动力学集成控制方面有显著优势,但其复杂的行驶工况和较高的功率需求容易使电动机发生温升故障,最终影响驱动效率.为了研究轮毂电动机温度故障诊断以及温度失效情况下的各轮转矩分配策略,保证整车稳定性及动力性,设计了模糊逻辑检测算法用于诊断电动机温度故障,提出温度失效因子量化表征轮毂电动机失效状态,根据期望速度和前轮转角计算纵、横向力需求,设计容错控制策略实现转矩重构优化分配.对所设计的算法进行实车试验验证.结果表明:故障诊断和处理策略能及时判断电动机失效状态并进行转矩重构分配,提高了行驶安全性,实现了整车动力性与稳定性的协调控制.

轮毂电动机驱动电动汽车自适应巡航系统控制策略

以轮毂电动机驱动电动汽车为研究对象,采用分层控制策略提出自适应巡航系统,结合上层模型预测控制器与下层PID(proportion integral differential)控制器,针对复杂的纵向跟随工况,对轮毂电动机输出的驱动力矩进行精确控制.提出基于前车加速度的可变车头时距策略,利用模型预测控制算法(model predictive control,MPC)求解本车期望加速度的上层控制器,利用PID算法求解整车前后轴驱动力矩,并输入到轮毂电动机的下层控制器,实现前后轮驱动力矩分配,最终实现车辆纵向自适应巡航.建立联合仿真模型,针对匀速前进、紧急制动、城市循环工况等场景,对所提出的自适应巡航分层控制策略进行验证,结果表明:所提出的自适应巡航系统控制策略针对纵向复杂行驶工况的跟驰效果良好,跟驰过程中车间距误差较小,加速度变化与电动机驱动转矩变化可以较好地进行同步与响应.

电动汽车减速驱动轮毂电动机散热设计及分析

为了解决电动汽车减速驱动型轮毂电动机散热条件差、温升高等问题,文中设计一种端面水冷冷却结构,用于轮毂电动机系统。首先利用有限元方法与电磁学理论计算电动机内部损耗,确定其自然散热条件下的温度场分布;并基于流热固耦合方法,以电动机绕组最高温度和冷却水道压降为评价指标,针对该冷却结构采用正交试验法分析不同冷却液进口流速、水道齿数、截面宽度、弯道圆角对轮毂电动机冷却散热效果的影响,并进行参数优化。结果表明:该冷却结构降温效果受进口流速影响最大,受弯道圆角影响最小,冷却效果可达24.1%;通过分析正交试验数据,对参数组合进行优化,可进一步降低4.6%温升,为减速驱动轮毂电动机冷却散热研究提供新的方案。

轮毂电动机驱动车辆电动机的失效安全性

针对四轮独立驱动轮毂电动机式电动汽车电动机失效后车辆存在的安全性问题,提出了一种新型电动机失效控制策略.首先,失效控制器检测每台电动机的失效因子,判断失效类型;其次,根据油门踏板开度和转向盘转角决定失效控制目标,迅速协调正常工作电动机的输出转矩,以满足车辆期望纵向力矩和横摆力矩的需求,保证车辆行驶的动力性和稳定性.利用Simulink软件搭建了7自由度轮毂电动机驱动车辆动力学模型,对提出的控制策略进行了仿真研究.结果表明:该算法能在油门踏板开度大且转向盘转角小时保证汽车的动力性需求;在油门踏板开度较小或转向盘转角过大时进行稳定性协调控制,改善了电动机失效后车辆的行驶稳定性.

轮毂电动机HEV动力系统设计与仿真

在传统前置前驱车辆的基础上,设计了一种前轮发动机驱动、后轮轮毂电动机驱动的新型混合动力系统,实现了HEV动力系统结构的简化.根据车辆各部件参数及整车动力性能要求,完成了轮毂电动机的选型并确定了轮毂电动机性能参数,运用ADVISOR2002软件构建了轮毂电动机HEV整车仿真模型,基于模糊逻辑制定了HEV能量管理策略,在NEDC工况下进行了HEV动力性能的仿真.仿真结果表明:在模糊控制策略作用下,所设计的轮毂电动机HEV提升了整车动力性能,改善了系统燃油经济性,提出的设计方案正确合理,可为基于轮毂电动机的HEV设计提供参考.

两轮毂电动机小车电子差速系统研究

通过对电机驱动理论及传统电子差速方法进行分析,对无线跟随小车提出了基于两轮毂电动机驱动的电子差速系统设计并给出了控制器总体设计思路。建立小车电子差速转向模型,计算电子差速过程中随着转向角度变化内外车轮的转速,同时对小车匀速前进、加减速运行等状态下的电子差速模式进行分析,确定具体运行状态下的控制策略。对两台55 W的四对极电机进行了仿真分析和空载实验。实验结果表明,小车控制器设计合理,电子差速模型正确,控制策略可行。

基于CDI和AHNs的轮毂电动机轴承故障逐次诊断方法

针对电动汽车轮毂电动机常见的轴承故障,提出了一种基于复合区分度指标(compound distinguish index,CDI)和人工碳氢网络(artificial hydrocarbon networks,AHNs)的轮毂电动机轴承故障逐次诊断方法.首先通过信号共振稀疏分解从原始信号中提取反映故障冲击的低共振分量;然后着重考虑不同车速工况对电动机轴承振动信号的影响程度,基于CDI在时频域中提炼出多个高敏感特征参数来表征电动机轴承运行状态,提高诊断的时效性;最后通过特征参数与轴承状态的隶属关系建立样本集,基于AHNs构建轮毂电动机轴承故障逐次诊断模型,实现多工况下不同故障状态的识别,并在轮毂电动机综合台架上进行了试验验证.结果表明:该方法的诊断正确率高达98.46%,且具有较好的鲁棒性,能够有效实现轮毂电动机轴承故障的诊断.

电动汽车用轮毂电动机前沿技术动态及展望

介绍了国内外轮毂电动机技术的前沿动态与应用现状,系统叙述了永磁轮毂电动机的类型、结构与研究概况,归纳总结了永磁轮毂电动机磁场调节的3种方式,阐述了永磁轮毂电动机结构优化设计、转矩控制策略、轮毂电动机电磁振动与电磁噪声控制方法等关键技术.同时,对永磁轮毂电动机多物理场耦合效应等问题进行了分析.最后对电动汽车用轮毂电动机集成设计、容错、线控、多场耦合分析及整车优化设计等技术进行了讨论,并对其未来发展趋势进行了展望.

轮毂式永磁同步电动机电磁转矩的数值计算与误差分析

基于有限元法 ,分别采用麦克斯韦应力法和虚位移法对电动车用轮毂式矩形波永磁同步电动机的电磁转矩进行了数值计算。结合实测数据的验证 ,分析了有限元剖分形式对数值计算精度的影响 ;阐述了两种算法在永磁电机电磁转矩计算中各自所具有的特点 ,分析和比较了直槽与斜槽式电机的静转矩特性 ;

基于Ansoft电动汽车用轮毂电动机电磁场分析

主要介绍了利用有限元软件Ansoft对设计的电动汽车用轮毂电动机进行建模、仿真,以指导和优化电动机的设计。研究的主要内容包括:在RMxprt中搭建了永磁无刷直流电动机的几何模型,然后导入到Maxwell 2D中建立了二维有限元仿真模型,并运用瞬态求解器对电动机的基本特性进行瞬态分析。通过得到的仿真数据并对其整理,绘制成图标,直观地显示了电动机在运转时磁场在不同时刻的分布情况。与从试验台得到的数据对比,验证了设计的正确性,也对今后的电动机设计和优化提供了一定参考价值。

车用轮毂电动机直接转矩控制特性建模

以某型号车用轮毂电动机为研究对象,针对矢量控制存在的转矩响应慢、动态性能不佳等问题,提出了轮毂电动机直接转矩控制方法.在分析轮毂电动机直接转矩控制数学模型的基础上,利用Matlab/Simulink仿真软件建立了轮毂电动机直接转矩控制仿真模型,进行了轮毂电动机动态性能仿真分析.设计了基于实时仿真系统dSPACE的轮毂电动机试验台架,在所设计的电动机试验台架上对轮毂电动机的性能特性进行了测试.结果表明:直接转矩控制的转矩响应迅速,仅在低速时转矩脉动较大;所建电动机模型是正确的,能较好地反映电动机的动态性能;直接转矩控制的动态性能良好,能满足电动汽车对驱动系统控制的要求.

具有起动绕组的单相开关磁阻式多功能轮毂电动机

鉴于轮毂电动机在电动汽车上应用的诸多优点,但由于受其结构体积限制,对汽车轮毂电动机的单位体积功率提出了特殊的较高要求。而单相开关磁阻电动机恰具有该特点,但其缺点是没有自起动功能,通过对各类电动机起动机理的分析比较,提出了利用直流电动机原理起动,按变磁阻原理运行,并具有更好的电磁制动等三功能的组合式创新电动机,使该电动机所具有的结构简单,坚固可靠以及廉价而高效等优点得到充分发挥。

基于参数敏感度的双转子轮毂电动机优化设计与特性分析

为了克服现有2种类型轮毂电动机在电动汽车实际应用中存在的缺点,提出了一种基于双转子电动机的电动轮集成结构,可实现内外电动机单独驱动、共同驱动、再生制动和复合制动等多种工作模式,从而满足电动汽车多工况运行需求.针对双转子轮毂电动机的复杂结构,建立了其参数化模型,以电动机平均输出转矩和转矩脉动为优化目标,采用参数敏感度分析和响应面法相结合,筛选出了对电动机优化目标影响最大的关键结构尺寸参数,并确定其最优值;通过有限元分析对电动机的空载磁力线分布、反电动势、输出转矩等性能进行了验证.结果表明:参数优化后,这些性能均得到了明显改善;采用分段斜极对双转子轮毂电动机的转子结构进行改进,有效降低了电动机的齿槽转矩,进一步改善了电动机的运行可靠性.

四轮毂电动机独立驱动电动车转向策略的试验

根据电子差速技术原理分析计算了四轮毂电动机驱动电动汽车的4个车轮转向时的理论车速;利用永磁无刷直流电动机作为驱动源搭建了电动智能小车,利用该智能小车进行道路行驶实验,对转向理论车速和实验车实际行驶车速进行对比。实验结果表明:试验车4个车轮的转向车速与前期转向理论的分析结果基本一致,总体误差不超过10%,说明轮毂电机驱动电动车在转向时满足Ackerman转向原理和电子差速技术。

基于VC++的外转子8/12极双凸极永磁轮毂电动机有限元分析

提出了一种新型结构的轮毂外转子双凸极永磁电动机(DSPM电动机),并以5 kW电动机为例给出了其基本尺寸方案。基于VC++开发的有限元程序对电机空载、负载时的磁场和气隙磁密分布进行了深入的分析计算。分析了永磁体磁场和电枢磁场之间的相互耦合作用对气隙磁密的影响,所得结果为该电动机的设计、性能分析以及运行控制提供了依据。

永磁轮毂电动机定子辅助槽参数优化设计

为了提高电动车用轮毂电动机的效率,基于能量法推导出了齿槽转矩的表达式。对一台电动自行车用54槽48极表贴径向式永磁轮毂电动机,提出了一种降低齿槽转矩的策略。结合响应曲面法和Design-Expert软件,构建二阶多项式回归模型方程,分析方程解得最优定子齿的辅助槽尺寸参数,应用Ansoft有限元软件仿真电动机的齿槽转矩。仿真结果表明:轮毂电动机的齿槽转矩峰峰值有显著降低,从优化前的4.0091N·m下降为优化后的2.1594N·m,降低了46%,验证了策略的有效性,提高了轮毂电动机的可靠性。

基于CarSim-Simulink的轮毂电动机电动汽车建模与仿真

为降低试验成本、提升工作效率,在现有的轮毂电动机电动汽车实车平台的基础上,利用CarSim软件建立与实车相匹配的轮毂电动机电动汽车整车模型。基于Simulink建立轮毂电动机的动力学模型。通过定义整车与电动机驱动系统的接口,基于CarSim-Simulink建立轮毂电动机电动汽车的联合仿真平台,并对其进行仿真验证。结果表明:所建立的仿真模型精度较高,能较好地模拟现有的实验样车,准确反映汽车的动态性能响应,为进一步控制算法的研究及验证提供基础。

新能源汽车用轮边驱动电动机转子模态分析

新能源车用轮边驱动电动机为轴向磁通结构,其转子结构复杂,转子中部圆周尺寸大,工作时易产生较大离心力,为避免电动机转子失效,需在设计时对其结构进行建模及模态分析。利用UG对转子各零部件建模,添加各零部件间约束完成装配;将建立好的电动机转子模型导入ANSYS Workbench中对其进行网格划分、模态分析求解,得出该转子前六阶固有频率及各阶对应的振型云图,为转子结构设计提供依据。