【摘 要】
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随着环境污染逐步恶化以及不可再生资源的减少,新能源技术的研究和发展已经成为了全球汽车行业的热点,各国政府纷纷出台相关方面的法律法规来推动新能源汽车技术的发展,纯电动汽车作为新能源下的大分支成为了我国重点发展和研究的对象。纯电动汽车机电耦合传动系统与传统汽车传动系统不同,它是由驱动电机部分和机械传动部分组成,是非常典型的机电耦合系统,在实际工程中,机电耦合效应会导致机电传动系统表现出非常复杂的动力学
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随着环境污染逐步恶化以及不可再生资源的减少,新能源技术的研究和发展已经成为了全球汽车行业的热点,各国政府纷纷出台相关方面的法律法规来推动新能源汽车技术的发展,纯电动汽车作为新能源下的大分支成为了我国重点发展和研究的对象。纯电动汽车机电耦合传动系统与传统汽车传动系统不同,它是由驱动电机部分和机械传动部分组成,是非常典型的机电耦合系统,在实际工程中,机电耦合效应会导致机电传动系统表现出非常复杂的动力学特性。根据检索大量文献,目前国内外研究学者对汽车动力传动系统研究主要集中在传统汽车和混合动力汽车上,因此,本课题以纯电动汽车机电耦合传动系统为研究对象,主要研究内容可以概括为如下。(1)根据纯电动汽车动力总成结构,结合电机学和车辆动力学理论,推导出纯电动汽车驱动电机电磁转矩表达式,依据机电耦合系统各部件之间的结构关系,搭建了齿轮副振动模型以及纯电动汽车传动系统模型,并结合两者建立了考虑电磁转矩激励的机电耦合动力学模型,为后文的研究提供理论基础。(2)基于永磁同步电机在旋转坐标系下的数学模型,分别建立了转速环仿真模块、电流环仿真模块和空间矢量脉宽调制模块,通过机械部分、电机部分以及控制部分搭建出机电耦合动力学仿真模型,并对其进行矢量仿真,仿真结果表明,通过控制永磁同步电机直轴电流分量可以对机电耦合振动进行控制。(3)建立了机电耦合传动系统扭转振动模型,忽略小扰动项,求解了Hamilton系统的平衡点并对其稳定性进行了分类,采用Melnikov法求得了系统分岔阈值曲线,并通过Runge-Kutta法对系统进行数值仿真验算,揭示了纯电动汽车动态负载对机电耦合传动系统动力学行为的影响。(4)基于Maxwell-Tensor法建立了不平衡磁拉力的解析模型,利用有限元软件搭建不平衡磁拉力仿真模型并对其进行仿真,对比了解析模型和仿真模型在非对称气隙下磁力分布情况以及不同偏心条件下不平衡磁拉力幅值,验证了解析模型的准确性。(5)考虑到不平衡磁拉力对纯电动汽车传动系统横向振动的影响,建立纯电动汽车机电耦合横向振动模型,分析了内功率因数角与偏心率对系统固有频率产生的影响,最后,针对内功率因数角、转子偏心率、激励幅值等参数探索了机电耦合系统的减振措施与方法。
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