關(guān)于獨立驅(qū)動電動汽車機(jī)電耦合系統(tǒng)的研究

盧從娟（重慶交通大學(xué)機(jī)電與汽車工程學(xué)院,重慶　400074）

關(guān)于獨立驅(qū)動電動汽車機(jī)電耦合系統(tǒng)的研究

盧從娟
（重慶交通大學(xué)機(jī)電與汽車工程學(xué)院,重慶400074）

摘要：電動汽車是現(xiàn)代汽車行業(yè)剛剛出現(xiàn)不久的新產(chǎn)品，也是未來汽車行業(yè)發(fā)展的新趨勢。因為電動汽車動力來源于車載電池，污染小，綠色環(huán)保。但是獨立驅(qū)動電動汽車中經(jīng)常會因為機(jī)電耦合系統(tǒng)中防滑控制造成動力下降的問題。本文正是對獨立驅(qū)動電動汽車機(jī)電耦合系統(tǒng)中黏性聯(lián)軸器進(jìn)行實驗研究和對比，希望可以提高電動汽車的安全和性能。

關(guān)鍵詞：獨立驅(qū)動；電動汽車；機(jī)電耦合系統(tǒng)；研究

相比于集中驅(qū)動來說，獨立驅(qū)動電動汽車優(yōu)點是可以利用單獨控制每個驅(qū)動輪的驅(qū)動轉(zhuǎn)矩來優(yōu)化汽車在行駛時的性能，這是獨立驅(qū)動汽車比集中驅(qū)動汽車優(yōu)秀的地方。但是獨立驅(qū)動汽車在某些方面還沒有集中驅(qū)動汽車優(yōu)秀，例如當(dāng)車輛在行駛中低附路面的車輪打滑，必須要通過減少或者停止打滑車輪側(cè)驅(qū)動電極的輸出轉(zhuǎn)矩來使得車輪恢復(fù)工作，這樣雖然確保了行駛安全但是導(dǎo)致打滑車輪一側(cè)的驅(qū)動閑置，因此本文選擇了黏性聯(lián)軸器作為機(jī)電耦合系統(tǒng)，研究汽車的動力性和穩(wěn)定性。

1　黏性聯(lián)軸器的選擇和設(shè)計

1.1黏性聯(lián)軸器的選擇

以最近發(fā)明的具有防滑差速的雙電機(jī)獨立驅(qū)動車輛作為實驗研究對象。黏性聯(lián)軸器主要組成部分是輸入軸、輸出軸、外殼、內(nèi)外摩擦片、硅油和油封。其中外殼是與輸出軸相連的部分，而硅油則是為聯(lián)軸器黏性工作的材料。黏性聯(lián)軸器有兩種工作狀態(tài)，分別是駝峰和剪切。當(dāng)車輛靜止時處于駝峰狀態(tài)，當(dāng)車輛行駛時是剪切狀態(tài)，也就是說當(dāng)黏性聯(lián)軸器想要讓驅(qū)動轉(zhuǎn)矩轉(zhuǎn)速減緩時是利用對硅油的剪切。

1.2黏性聯(lián)軸器的參數(shù)設(shè)置

由于選擇的目標(biāo)車型性能參數(shù)如表1所示，然后對目標(biāo)車輛進(jìn)行實驗得到：目標(biāo)汽車正常轉(zhuǎn)向時，兩邊車輪轉(zhuǎn)速差最高為80r/min,這就意味著將要設(shè)計的黏性聯(lián)軸器在不工作狀態(tài)時兩邊轉(zhuǎn)速差必須大于80，通過設(shè)計，黏性聯(lián)軸器的性能數(shù)據(jù)參考表2。

表1　目標(biāo)車型的性能參數(shù)

表2　設(shè)計后的黏性聯(lián)軸器參數(shù)

2　安裝黏性聯(lián)軸器的車輛動力研究

對安裝黏性聯(lián)軸器和未安裝車輛進(jìn)行仿真分析:

2.1電動汽車的動力性仿真

將電動汽車車輪左側(cè)路面附著系數(shù)設(shè)為0.8，車輪右側(cè)路面附著系數(shù)設(shè)為0.2，車輛在此路面上行駛，左前輪劃轉(zhuǎn)情況和右前輪滑轉(zhuǎn)情況以及對兩輛車進(jìn)行加速時的速度變化。

2.2電動汽車的動力性仿真分析

安裝黏性聯(lián)軸器的電動汽車，在附著系數(shù)高路面上的左車輪滑轉(zhuǎn)率要比沒有安裝黏性聯(lián)軸器的電動汽車左車輪滑轉(zhuǎn)率要高一些，但左車輪仍然處于正常工作狀態(tài)。因為黏性聯(lián)軸器將右側(cè)機(jī)電的一部分轉(zhuǎn)矩傳到左側(cè)車輪，從而導(dǎo)致左車輪滑轉(zhuǎn)率的提高。其次，中安裝黏性聯(lián)軸器的電動汽車右前輪滑轉(zhuǎn)率隨著時間在不斷降低，而沒安裝黏性聯(lián)軸器的汽車右前輪產(chǎn)生滑轉(zhuǎn)狀況。當(dāng)沒有安裝黏性聯(lián)軸器的電動汽車右前輪發(fā)生滑轉(zhuǎn)現(xiàn)象時，為了保證電動汽車的安全性，必須要減少右側(cè)電機(jī)的輸出轉(zhuǎn)矩來降低右側(cè)的驅(qū)動轉(zhuǎn)矩，進(jìn)而減少右前輪的滑轉(zhuǎn)。而安裝有黏性聯(lián)軸器的電動汽車能夠無需降低右側(cè)的驅(qū)動轉(zhuǎn)矩。最后，安裝黏性聯(lián)軸器的電動汽車在對汽車進(jìn)行加速時，每秒的加速度要高于沒有安裝黏性聯(lián)軸器的電動汽車。這是因為安裝有黏性聯(lián)軸器的電動汽車在附著系統(tǒng)不高的路面上不需要通過降低電機(jī)的輸出轉(zhuǎn)矩來避免車輪滑轉(zhuǎn)現(xiàn)象的發(fā)生，綜合三張圖可知，安裝黏性聯(lián)軸器的電動汽車在動力方面都有顯著的提高。

3　安裝黏性聯(lián)軸器車輛穩(wěn)定性研究

假設(shè)汽車在行駛過程中轉(zhuǎn)向角度一直是9°，汽車啟動后加速到40km/h后保持勻速，無論在附著系數(shù)高還是低的路面，安裝黏性聯(lián)軸器的電動汽車在穩(wěn)定狀態(tài)下轉(zhuǎn)向時，橫擺角速度和側(cè)向加速度都比沒安裝黏性聯(lián)軸器的電動汽車低，不但不影響電動汽車正常轉(zhuǎn)向的功能，還能對電動汽車的轉(zhuǎn)向趨勢進(jìn)行了輕微的控制和調(diào)整。所以安裝黏性聯(lián)軸器有利于電動汽車的穩(wěn)定性。

4　結(jié)束語

綜上所述，通過對獨立驅(qū)動電動汽車中機(jī)電耦合系統(tǒng)安裝黏性聯(lián)軸器后，進(jìn)行仿真實驗，對安裝黏性聯(lián)軸器的電動汽車的動力性和穩(wěn)定性進(jìn)行研究，實驗結(jié)果表明，在獨立驅(qū)動電動汽車中機(jī)電耦合系統(tǒng)中加入黏性聯(lián)軸器，車輪滑轉(zhuǎn)和轉(zhuǎn)向都有一定程度的降低，汽車的動力性和穩(wěn)定性明顯有所提升，不僅僅簡化了驅(qū)動防滑控制系統(tǒng)，還對當(dāng)今的獨立驅(qū)動系統(tǒng)中左右電機(jī)動力無法耦合的問題，提出了一個研究目標(biāo)。

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