新能源电动汽车稳态工况车内声品质客观评价特征提取

车内噪声是影响新能源电动汽车整体品质的重要因素。为更准确预测电动汽车车内噪声的声品质,以12辆国内典型的电动汽车车内驾驶侧噪声为输入,使用基于核函数的主成分分析方法,对比不同核函数及核函数的参数对特征提取准确性的影响,通过对控制变量取优的方式确定使用高斯径向基核函数提取电动汽车车内声品质客观评价特征,并成功将8维特征降低至4维,得到影响电动汽车车内声品质的4个主要客观参量依次为语音清晰度、A计权声压级、粗糙度、音调度。

电动汽车驱动电机高频边带噪声客观评价研究

针对声压级不能完全反映人耳对声音感受的问题,文章选择多种工况对电动汽车驱动电机高频边带噪声进行客观心理学参量评价。首先,进行驱动电机噪声数据采集实验并建立样本库。其次,计算样本的客观心理学参量并运用主成分分析法进行贡献量分析,并将客观心理学参量的六个维度降低至两个维度。最后,研究多种工况下两种客观心理学参量的变化规律,尤其对随机载波频率脉宽调制(Random Carrier Frequency Pulse Width Modulation,RCFPWM)策略下电机高频边带噪声进行客观评价对比分析。结果表明,主成分分析法(Principal Component Analysis,PCA)实现了多维客观心理学参量的降维,高频边带噪声中客观心理参量的主要贡献量为尖锐度和响度;不同工况条件对尖锐度和响度存在不同程度的影响,尤其是受转速变化影响较为明显;RCFPWM在降低高频边带噪声声压级的同时实现了对尖锐度幅值的抑制。文章所研究的内容不仅能够简化电机高频边带噪声客观评价流程,而且可以为电驱动总成声品质优化设计提供实验依据。

斜齿轮疲劳点蚀故障动力学仿真与诊断研究

齿面点蚀是斜齿轮的主要故障之一。不同齿面及不同程度的点蚀故障诊断需要大量的实验数据支撑。提出一种仿真与实验相结合的方法,对斜齿轮齿面点蚀程度和数量进行故障识别。建立了单齿面点蚀和多齿面点蚀等不同点蚀故障类型的斜齿轮动力学模型,对动态响应信号进行包络谱分析,得到了不同点蚀故障类型时域和频域的特征响应规律。对齿轮接触疲劳实验振动信号进行特性分析,验证了斜齿轮点蚀故障动力学模型的准确性。结果表明,齿轮点蚀故障动力学模型可以对单齿面不同点蚀程度和多齿面点蚀进行诊断识别,为传动齿轮故障诊断与健康预测提供诊断依据。

纯电动汽车两挡自动变速器壳体振动特性研究

以一款纯电动车两挡双离合自动变速器(2DCT)为研究对象,首先,开展变速器壳体模态仿真与试验,验证了壳体有限元模型的准确性;然后,考虑电动机工作效率因素,利用建立的变速器传动系统动力学模型,得到不同转矩工况下的齿轮副传递误差变化规律;分析轴承动态力,并将其作为边界条件,研究了壳体的振动特性;通过分析模态参与因子(Modal Participation Factor,MPF),确定对壳体振动贡献较大的模态阶次;最后,对振动明显区域进行多工况的振动加速度仿真和试验测试,验证了传动系统动力学模型的准确性,进一步明确了2DCT壳体的振动特性。

CEEMD-FastICA-CWT联合瞬态响应阶次的电驱总成噪声源识别

以某增程式电驱动总成为研究对象,提出基于联合算法的噪声分离识别模型。首先,采用互补集合经验模态分解(complementary ensemble empirical mode decomposition,CEEMD)联合快速独立分量分析(fast independent component analysis,FastICA)方法提取纯电模式稳态工况下单一通道噪声信号特征,利用复Morlet小波变换及FFT对各分量信号时频特性进行识别。其次,采用阶次分析法和声能叠加法对稳态分量信号对应的各瞬态响应阶次能量进行对比分析,并结合皮尔逊积矩相关系数(Pearson product moment correlation coefficient,PPMCC)相似性识别确定不同噪声激励源贡献度。结果表明:减速齿副啮合噪声对该增程式电驱总成纯电模式运行噪声整体贡献度最大。

纯电动汽车电液复合制动能量回收策略研究

为了进一步提升纯电动汽车的能量回收效率,提出一种电液复合制动能量管理策略。为解决低速时电机效率较小且存在转矩波动的问题,设置制动能量回收车速门限值为20 km/h。比较电机回收力矩最大值与法规规定的界限,取两者中最大为电机回收力矩。为了验证能量回收效果,搭建了SIMULINK逆向仿真模型,将该策略与无制动能量回收策略和理想制动能量回收策略在NYCC、CATC、FTP 3种循环工况下进行对比仿真,采用制动能量回收效率和整车有效能量回收效率2个指标来评价该策略制动能量回收的效果。仿真结果表明在NYCC循环工况下电液复合制动系统的整车有效制动能量回收效率平均提高了21.61%,动力电池SOC值提高了1.85%,增加了电池电量,提高了汽车的续驶里程。

GA-BP工况识别的增程式电动汽车能量管理策略优化

为了改善增程式电动汽车在复杂工况下的燃油经济性,提出一种利用遗传算法优化的反向传播神经网络(GA-BP)工况识别的规则能量管理策略。针对BP算法收敛速度慢、泛化能力差的问题,采用遗传算法优化BP神经网络。以中国工况中市区、市郊、高速作为工况类别,工况速度曲线为BP神经网络训练样本,构建遗传算法优化的BP神经网络识别器。在识别的工况下,以能耗费用为燃油经济性的评价指标,采用果蝇算法优化规则能量管理策略参数。仿真结果表明,使用遗传算法优化的BP神经网络识别正确率达到99.99%,优于未进行优化的神经网络识别;基于工况识别的能量管理策略,合理分配增程式电动汽车工作模式,有效的降低燃油消耗。

纯电动汽车两挡双离合变速器换挡控制研究

纯电动汽车两挡干式双离合器自动变速器通过控制两离合器的接合与分离完成换挡。由于离合器的摩擦因数随温度改变而变化,采用参数自适应方法对摩擦因数进行了实时在线参数估计。根据换挡动力学模型,设计了一种基于扩张状态观测器的反步控制器,通过给出电机与1挡离合器从动盘的目标转速,将换挡过程转化为转速跟踪问题。通过仿真和硬件在环验证了该控制器在外界干扰的情况下仍能有效保证自动变速器的换挡品质,且具有良好的鲁棒性。

基于NSGA-Ⅱ算法和模糊控制的纯电动汽车2DCT换挡规律研究

换挡规律是影响汽车动力性和经济性的关键因素。针对自主研发的纯电动汽车两挡干式双离合变速器(2DCT),以不同踏板开度下的换挡车速作为优化变量,通过NSGA-Ⅱ算法得出换挡速度的Pareto前沿,利用线性加权法求出兼顾经济性和动力性的踏板开度和车速两参数换挡规律。引入加速度构建一种三参数模糊控制器,对换挡速度进行动态调整,得到综合性换挡规律。结果表明,综合换挡规律能同时兼顾整车的经济性和动力性,并且相较于经济性换挡规律较大程度减少换挡频率。

基于永磁同步电机转子位置变化的混合开关频率调制技术

以电动汽车驱动用永磁同步电机为研究对象,提出一种新型混合开关频率调制策略,对其电压源逆变器的高频边带谐波电流优化进行了研究。首先,基于空间矢量脉宽调制(SVPWM)技术基本原理与实现方式,建立了响应的Matlab/Simulink仿真模型,分析了高频边带谐波电流产生机理。其次,基于电机转子电角度位置变化提出了新型混合开关频率调制策略,以减少电压源逆变器工作过程中产生的谐波成分,优化边带谐波电流响应。最后,通过合理设定电机参数,对电机稳态运行过程中的逆变器开关频率进行在线调节以降低谐波电流及其相应的扩展频谱。仿真过程中进一步对固定开关频率、传统随机开关频率及新型混合开关频率控制策略的边带谐波电流进行了对比分析。结果表明,相比于传统随机调制策略,所提出的新型调制技术对开关频率及其倍频附近的边带谐波成分有较好的抑制效果,进而验证了所提出方法的有效性。

电动汽车变速器电液控制系统总成设计及结构优化

双离合变速器(dualclutchtransmission,DCT)具有换挡速度快、传动效率高和质量小等优点,搭载DCT的电动汽车的动力性与经济性可显著提高。在DCT中,电液控制系统总成的设计尤为关键。以纯电动汽车的两挡干式双离合变速器(简称为2DCT)为研究对象,对其电液控制系统总成进行设计。首先,基于2DCT中干式双离合器的结构和性能参数,对2DCT电液控制系统的关键元件进行选型和计算。然后,基于2DCT电液控制系统的原理,设计了一体式液压阀体,并通过静力学分析来验证其结构的稳定性。最后,对2DCT电液控制系统的一体式液压阀体的结构进行拓扑优化,以减小液压阀体的质量,从而实现轻量化。结果表明,所设计的电液控制系统总成的工作特性和结构强度均满足要求,可充分提高电动汽车的平顺性和响应速度。研究结果可为电动汽车变速器电液控制系统总成的开发提供理论依据。

轮胎中低频噪声的降噪结构设计及性能分析

针对轮胎中低频(500~2000 Hz)噪声的吸收问题,设计了一种组合吸声结构,该结构由多孔材料和卷绕空腔结构组成。结合多孔材料和卷绕空腔的吸声原理,建立了组合式吸声结构的理论分析模型,推导了模型吸声系数表达式;利用有限元分析法,分析了组合式吸声结构在中低频频段内的吸声性能。结果表明,组合吸声结构在500~2000 Hz频段内吸声性能良好,在1092 Hz频率附近出现吸声峰值,接近完美吸声。相较于单一的多孔材料,该组合式吸声结构的吸声性能有了较大的提升;通过改变组合式吸声结构中多孔材料体积占比,研究了吸声性能的变化规律,通过绘制反射系数的复频率平面分布情况,并结合声阻抗匹配条件分析了结构的吸声机理;在阻抗管中对该组合式吸声结构进行吸声测试,验证了理论解析模型和有限元模型的正确性。将组合吸声结构与毛毡轮罩材料叠加,研究了叠加后的吸声性能,并提出了进一步提升吸声性能的措施。该组合吸声结构的吸声峰值频率可根据多孔材料体积占比调控,且总体厚度小,在轮胎中低频噪声控制中具有一定的效果。

基于RVMD-RobustICA-ST联合相干性分析的电驱动总成噪声源识别

为研究集成一体化电驱动总成的噪声源特性,提出一种RVMD-RobustICA-ST联合算法融合相干性分析的噪声源识别方法。首先,采用基于奇异值分解的占优特征值准则估计噪声子空间维数对变分模态分解参数进行指向性条件约束,并利用鲁棒性独立分量分析联合占优特征值约束的变分模态分解对信号特征进行提取。然后,利用S变换和快速傅里叶变换对各分量信号时频特性进行识别。最后,在二次残差法分析分量信号波形误差度基础上,以电驱动总成振动信号、噪声信号、时频重叠分量信号为变量建立线性系统并进行相干性分析。结果表明,稳态工况下减速二级齿副啮合振动噪声对该电驱动总成噪声贡献度最大,且时频重叠分量信号的噪声能量主要由减速一级齿副啮合振动提供。

支承刚度及齿面涂层对斜齿轮副啮合特性的影响研究

支承刚度对自动变速器齿轮副的啮合质量有着重要影响,研究支承刚度及齿面涂层对斜齿轮副啮合特性的影响具有重要意义。以某七挡双离合自动变速器的一挡斜齿轮副为研究对象,建立了2种不同支承刚度的齿轴系统刚柔耦合模型,分析了不同工况下支承刚度对斜齿轮副啮合特性的影响规律;通过FCL-250H齿轮精测试验台得到有/无磷酸锰转化涂层齿轮的齿形齿向参数,并将其代入有限元模型进行仿真分析;进行齿轮接触疲劳点蚀实验,对比齿面涂层处理前后齿轮的接触疲劳寿命,并从齿轮表面形貌、动力性能及跑合性能等角度进一步揭示了涂层的强化机理。研究结果表明:齿轴跨度增大,支承刚度减小,则齿轮单位长度所受最大载荷和啮合错位量对输入扭矩的变化更为敏感;有涂层齿轮跑合后更有利于啮合,其疲劳寿命得到提高。研究结果为汽车自动变速器齿轮传动系统的结构优化和齿轮疲劳寿命的提高提供了参考。

基于EEMD-AESSAICA的电驱动单通道噪声源分离识别

为准确分离识别电驱动总成的噪声源,提出一种集合经验模态(EEMD)与改进樽海鞘的独立分量分析(AESSAICA)方法。首先针对传统盲源分离方法存在收敛速度慢、分离精度低的问题,提出基于改进樽海鞘算法的盲源分离算法,提出自适应领导者数目的精英方向学习策略,其能够平衡全局探索和局部开发矛盾、加快收敛速度。其次通过仿真实验验证该方法比传统独立分量算法在分离效果上提升4.38%,能够提高分离效率,提升分离结果质量;然后联合EEMD和AESSAICA算法提出的单通道盲源分离方法,同时验证其相似系数在0.96以上;最后采用该方法分离识别电驱动主要噪声分量。结果表明上述方法能够有效识别电驱动各独立噪声源,通过减速器噪声实验验证最大分离误差为1.1%,分离结果的准确性得到证明。

基于周期谐波扩频调制的永磁同步电机高频边带声振抑制

该文以电动汽车后桥驱动用12槽-10极永磁同步电机及其控制系统为研究对象,基于周期谐波扩频调制技术,对常规空间矢量脉宽调制(SVPWM)技术所引入的边带谐波成分与高频声振响应进行抑制与优化研究。分析了边带电流谐波频谱与径向电磁力主要的阶次特征分布。建立了完整的谐波扩频功率谱解析模型,对锯齿波和正弦波两种典型的周期信号进行了理论解析,并分析了扩频宽度和调制因子对抑制效果的影响。通过样机及测控实验平台,对不同工况下的边带电流谐波和声振响应进行了验证。结果表明,周期谐波扩频调制能够有效抑制边带电流谐波,多转速工况下噪声响应的中心频带优化20dBA以上;锯齿波扩频调制的抑制效果优于正弦波扩频调制;正弦波扩频调制对扩频宽度的变化较为敏感。

一种基于EMDFICA-CNN的滚动轴承故障诊断方法

针对滚动轴承故障信号信噪比低、特征学习效率低、诊断模型结构复杂等问题,提出一种基于经验模态分解快速独立成分分析(Empirical mode decomposition fast independent component analysis,EMDFICA)与卷积神经网络(Convolution neural network,CNN)相结合的滚动轴承故障诊断方法。首先,通过经验模态分解预处理得到原始振动信号的内禀模式函数(Intrinsic mode function,IMF);然后,对提取的IMF分量进行快速独立成分分析(Fast independent component analysis,FICA)并获得特征ICA分量;最后,将得到的ICA分量基于CNN模型进行训练、测试,实现滚动轴承智能诊断分类识别。实验结果表明:利用EMDFICA对振动信号进行预处理,能够准确高效提取故障特征。通过与其他模型的诊断结果对比发现,所提出CNN模型能实现高精度故障诊断。

基于多物理场耦合永磁同步电机边带电磁噪声分析

以新能源汽车驱动用永磁同步电机为研究对象,基于多物理场解析由空间矢量脉宽调制(SVPWM)技术引起的边带电流谐波成分与电磁力特征,并通过有限元仿真准确预测边带电磁噪声。首先,基于麦克斯韦张量法建立边带电磁力解析模型,分析得出边带电流谐波与径向电磁力的时间频率及空间阶次特征间的对应关系。其次,建立12槽10极试验样机的多物理场耦合分析模型,运用模态叠加法对边带电磁力、结构振动与辐射噪声进行预测分析。最后,对稳态工况下所采集的相电流与振动噪声实测结果进行分析。结果表明,建立的多物理场模型能够较好反映高频边带噪声的特征成分与变化趋势,同时验证了边带电磁力时空特征解析的准确性。

面向年龄和车辆前部差异的行人下肢交通损伤

行人的交通损伤多发生在下肢且损伤程度与车辆前部外形相关。为揭示车辆前端结构造成行人下肢损伤的差异成因并确定此类损伤的机理,根据中国人体特征和骨骼材料特性建立了不同年龄的下肢模型,并结合车辆前部结构特征模拟了正面碰撞,分析了年龄、车辆前部结构与下肢损伤的定量关系。结果表明,年龄差异会造成显著的关节损伤差异;汽车前围结构影响行人下肢损伤的部位,且较小的离地间隙和较宽的前围造成的下肢损伤较小。

含齿侧间隙的直齿轮热弹耦合刚度数值计算与试验

齿轮啮合刚度计算的准确性对研究齿轮传动系统稳定性具有重要意义。其中临界补偿间隙对研究热弹耦合变形具有重要影响。该研究精准计算齿轮系统的临界补偿间隙,探究临界补偿间隙对齿轮传动系统的影响。根据齿轮刚度定义,综合考虑实际运行工况下齿轮的温度场影响,基于有限元法、当量齿形法(石川模型)、数值仿真与热膨胀理论,建立含有齿侧间隙的热弹耦合刚度计算模型,并通过数值计算求解了临界补偿间隙,并以临界补偿间隙为分界点,分析齿侧间隙与外载荷与齿轮啮合刚度的定量关系。通过试验证明模型的可靠性,研究结果对增加齿轮运转寿命、提高齿轮啮合平稳性具有重要理论意义。