留言板

尊敬的读者、作者、审稿人, 关于本刊的投稿、审稿、编辑和出版的任何问题, 您可以本页添加留言。我们将尽快给您答复。谢谢您的支持!

姓名
邮箱
手机号码
标题
留言内容
验证码

混合动力汽车传动系统纯电动模式下扭振主动控制研究

陈星 彭丹 候宇 杨林

陈星, 彭丹, 候宇, 杨林. 混合动力汽车传动系统纯电动模式下扭振主动控制研究[J]. 机械科学与技术, 2021, 40(7): 1114-1119. doi: 10.13433/j.cnki.1003-8728.20200188
引用本文: 陈星, 彭丹, 候宇, 杨林. 混合动力汽车传动系统纯电动模式下扭振主动控制研究[J]. 机械科学与技术, 2021, 40(7): 1114-1119. doi: 10.13433/j.cnki.1003-8728.20200188
CHEN Xing, PENG Dan, HOU Yu, YANG Lin. Study on Torsional Vibration Active Control of Hybrid Electric Vehicle Transmission System in Pure Electric Mode[J]. Mechanical Science and Technology for Aerospace Engineering, 2021, 40(7): 1114-1119. doi: 10.13433/j.cnki.1003-8728.20200188
Citation: CHEN Xing, PENG Dan, HOU Yu, YANG Lin. Study on Torsional Vibration Active Control of Hybrid Electric Vehicle Transmission System in Pure Electric Mode[J]. Mechanical Science and Technology for Aerospace Engineering, 2021, 40(7): 1114-1119. doi: 10.13433/j.cnki.1003-8728.20200188

混合动力汽车传动系统纯电动模式下扭振主动控制研究

doi: 10.13433/j.cnki.1003-8728.20200188
基金项目: 

重庆市研究生科研创新项目 CYS20296

国家自然科学基金项目 51505051

中国博士后科学基金 2019T120813

中国博士后科学基金 2018M643420

详细信息
    作者简介:

    陈星(1985-), 副教授,硕士生导师,博士, 研究方向为车辆动力学与控制, bit_cx@163.com

  • 中图分类号: U27

Study on Torsional Vibration Active Control of Hybrid Electric Vehicle Transmission System in Pure Electric Mode

  • 摘要: 混合动力汽车传动系统受发动机、电机、传动构件、路面激励等多源激励以及模式切换时产生很大的动载荷,从而诱发复杂的扭转振动问题, 直接影响传动系统的平顺性、可靠性与安全性。为了抑制传动系统的扭转振动,本文针对传动系统纯电动模式提出了一种基于混合自适应控制算法的主动控制策略。采用状态空间法建立了传动系统双质量运动学平衡方程,结合前馈控制器和反馈控制器,构建了传动电动模式的主动减振控制模型。通过分析理想模型阻尼比对控制效果的影响,获取了传动系统的最优阻尼比。通过仿真分析,对比了有无干扰情况下的控制效果,结果表明本文提出的混合自适应控制算法可降低传动系80%~90%的扭转振动并使系统稳定时间提前83%~87%,能够有效抑制HEV在纯电动模式下启动时的扭转振动,并且可以消除特定频率的外界干扰。
  • 图  1  双质量模型

    图  2  Gp(s)幅频特性图

    图  3  自适应振动控制算法原理图

    图  4  控制模型原理图

    图  5  仿真模型

    图  6  不同阻尼比的控制效果对比

    图  7  无干扰情况下的仿真结果

    图  8  外界干扰激励

    图  9  有扰动情况下仿真结果

    表  1  HVE主要参数表

    参数 数值
    电机转子等效惯性力矩Jm/(kg·m2) 0.037
    车轮等效惯性力矩Jw/(kg·m2) 0.08
    左半轴等效扭转刚度Khl/(N·m2·rad-1) 2 693
    右半轴等效扭转刚度Khr/(N·m2·rad-1) 2 460
    左右半轴的等效阻尼Cl, Cr/(N·m·s·rad-1) 10
    减速比i 7.25
    整车质量m/kg 1 630
    车轮半径r/m 0.285
    下载: 导出CSV

    表  2  速度仿真结果对比(无干扰)

    控制方式 波峰最大值/ (rad·s-1) 波谷最小值/ (rad·s-1) 波动数 稳定时间/s
    无控制 43.92 -27.02 8 1.47
    前馈控制 18.95 4.44 1 0.63
    下载: 导出CSV

    表  3  速度仿真结果对比(有干扰)

    控制方式 波峰最大值/ (rad·s-1) 波谷最小值/ (rad·s-1) 波动数 稳定时间/s
    前馈控制 52.96 -45.75 9 1.95
    混合控制 15.96 7.25 2 0.75
    下载: 导出CSV
  • [1] 左曙光, 吴双龙, 吴旭东, 等. 轴向磁通永磁同步电机转矩解析模型和转矩优化[J]. 电工技术学报, 2016, 31(23): 46-53 https://www.cnki.com.cn/Article/CJFDTOTAL-DGJS201623007.htm

    ZUO S G, WU S L, WU X D, et al. Analytical model and optimization of torque of an axial flux permanent magnet synchronous motor[J]. Transactions of China Electrotechnical Society, 2016, 31(23): 46-53 (in Chinese) https://www.cnki.com.cn/Article/CJFDTOTAL-DGJS201623007.htm
    [2] 陈诗阳, 于蓬, 章桐, 等. 基于电流谐波优化的驱动电机转矩波动控制[J]. 机电一体化, 2016, 22(3): 41-45 https://www.cnki.com.cn/Article/CJFDTOTAL-JDTH201603008.htm

    CHEN S Y, YU P, ZHANG T, et al. Active control of the electrical machines fluctuating torque based on current harmonics optimization[J]. Mechatronics, 2016, 22(3): 41-45 (in Chinese) https://www.cnki.com.cn/Article/CJFDTOTAL-JDTH201603008.htm
    [3] 钟必清, 侯之超, 刘瑞雪. 辅助动力单元启动过程扭转振动的PID控制[J]. 汽车工程, 2018, 40(2): 143-149 doi: 10.3969/j.issn.2095-1469.2018.02.09

    ZHONG B Q, HOU Z C, LIU R X. PID control on the torsional vibration of an auxiliary power unit during starting[J]. Automotive Engineering, 2018, 40(2): 143-149 (in Chinese) doi: 10.3969/j.issn.2095-1469.2018.02.09
    [4] ZHU X Y, ZHANG H, CAO D P, et al. Robust control of integrated motor-transmission powertrain system over controller area network for automotive applications[J]. Mechanical Systems and Signal Processing, 2015, 58-59: 15-28 doi: 10.1016/j.ymssp.2014.11.011
    [5] GUO R, CAO C, MI Y, et al. Experimental investigation of the noise, vibration and harshness performances of a range-extended electric vehicle[J]. Proceedings of the Institution of Mechanical Engineers, Part D: Journal of Automobile Engineering, 2016, 230(5): 650-663 doi: 10.1177/0954407015591329
    [6] SATO Y, ISHIKAWA S, OKUBO T, et al. Development of high response motor and inverter system for the Nissan LEAF electric vehicle[R]. SAE, 2011
    [7] YOO T, PARK H, KANG G, et al. Development of vibration suppression control strategy for motor system of eco-friendly vehicles[R]. SAE, 2014
    [8] AWADALLAH M, TAWADROS P, WALKER P, et al. Dynamic modelling and simulation of a manual transmission based mild hybrid vehicle[J]. Mechanism and Machine Theory, 2017, 112: 218-239 doi: 10.1016/j.mechmachtheory.2017.02.011
    [9] ZHONG Z M, WEI Q. Modeling and torsional vibration control based on state feedback for electric vehicle powertrain[J]. Applied Mechanics and Materials, 2013, 341-342: 411-417 doi: 10.4028/www.scientific.net/AMM.341-342.411
    [10] WALKER P D, ZHANG N. Active damping of transient vibration in dual clutch transmission equipped powertrains: a comparison of conventional and hybrid electric vehicles[J]. Mechanism and Machine Theory, 2014, 77: 1-12 doi: 10.1016/j.mechmachtheory.2014.02.008
    [11] ZHONG B Q, DENG B, ZHAO H. Simulation model and method for active torsional vibration control of an HEV[J]. Applied Sciences, 2019, 9(1): 34 http://www.researchgate.net/publication/329900044_Simulation_Model_and_Method_for_Active_Torsional_Vibration_Control_of_an_HEV
    [12] GUO R, WANG M J. Active control of hybrid electric vehicle launch vibration in pure electric mode[J]. Journal of Vibration and Control, 2018, 24(4): 673-681 doi: 10.1177/1077546316648811
    [13] VADAMALU R S, BEIDL C. MPC for active torsional vibration reduction of hybrid electric powertrains[J]. IFAC-PapersOnLine, 2016, 49(11): 756-761 doi: 10.1016/j.ifacol.2016.08.110
    [14] 袁旺, 田子龙, 杨志坚, 等. 乘用车加速工况动力传动系扭振分析与改进[J]. 汽车工程, 2018, 40(1): 91-97, 113 https://www.cnki.com.cn/Article/CJFDTOTAL-QCGC201801014.htm

    YUAN W, TIAN Z L, YANG Z J, et al. Analysis and improvement of the torsional vibration of car powertrain under acceleration condition[J]. Automotive Engineering, 2018, 40(1): 91-97, 113 (in Chinese) https://www.cnki.com.cn/Article/CJFDTOTAL-QCGC201801014.htm
    [15] KOU Y S, WESLATI F. Development of a hybrid powertrain active damping control system via sliding mode control scheme[R]. SAE, 2013
    [16] YANG C, SONG J, LI L, et al. Economical launching and accelerating control strategy for a single-shaft parallel hybrid electric bus[J]. Mechanical Systems and Signal Processing, 2016, 76-77: 649-664 doi: 10.1016/j.ymssp.2016.02.051
    [17] 高志远. 基于前馈与混合自适应算法的振动主动控制方法研究[D]. 上海: 上海大学, 2014

    GAO Z Y. Feedforward adaptive control algorithm and hybrid adaptive control algorithm research for active vibration control system[D]. Shanghai: Shanghai University, 2014 (in Chinese)
  • 加载中
图(9) / 表(3)
计量
  • 文章访问数:  154
  • HTML全文浏览量:  121
  • PDF下载量:  44
  • 被引次数: 0
出版历程
  • 收稿日期:  2020-03-05
  • 刊出日期:  2021-07-01

目录

    /

    返回文章
    返回