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原文传递纯电动汽车同轴式动力总成动态特性及振动抑制优化研究

论文题名：	纯电动汽车同轴式动力总成动态特性及振动抑制优化研究
关键词：	纯电动汽车;动力总成;振动抑制;机电耦合;谐波抑制
摘要：	纯电动汽车的驱动系统、控制系统较复杂，与传统燃油汽车的驱动系统不同，纯电动汽车的动力总成是驾乘噪声的主要来源之一，对动力总成动态特性及振动抑制研究也一直是纯电动汽车NVH的热门课题。而同轴式动力总成不同于传统的动力总成，其结构采用强集成式一体化设计，结构紧凑，能为纯电动汽车提高空间利用率，但也对其动力总成的动态性能提出了更高的要求。　　本文以纯电动汽车同轴式动力总成系统为研究对象，从理论、建模仿真及实验相结合的研究方法，探究引起同轴式动力总成系统产生振动与噪声的因素，为进一步抑制同轴式动力总成系统的振动与噪声提供有效的帮助。具体研究过程如下：　　（1）考虑到系统内部的机电耦合效应，采用弱耦合解法将电机驱动系统和考虑多种内部激励的齿轮传动系统耦合，建立准确表征同轴式动力总成动态特性的动力学模型。对此动力学模型进行求解及分析，得出纯电动汽车同轴式动力总成在系统谐振频率90HZ下产生振动导致噪声的机理。　　（2）对同轴式动力总成动态特性和影响因素进行分析，认为在考虑抑制纯电动汽车同轴式动力总成振动问题上，可以从控制电机的相关参数的角度出发对动力总成的振动问题进行改善和优化。分析发现系统的谐振频率90HZ是影响系统动态性能的最重要因素，其他影响因素都是在谐振频率下才对系统动态特性产生影响的。而电流环带宽大小和转速环带宽大小的改变，虽能够在一定程度上改善系统动态性能，但还是无法从谐振频率出现的根源上解决问题。所以，亟需提出一种振动抑制方法针对90HZ谐振频率对动力总成动态性能的影响进行改善。同时，半轴因素因在冲击工况下带来的振动问题也是必须考虑在振动抑制范围之内。　　（3）提出谐波抑制的减振降噪主动控制策略来改善同轴式动力总成的动态性能。并对同轴式动力总成仿真模型进行合理假设，改进完善后建立准确的MATLAB/Simulink仿真模型。仿真之后发现系统谐振频率为89HZ，与前文理论分析得到90HZ在误差允许范围内吻合，验证前文理论模型的正确性。并在仿真模型中引入5次、7次谐波抑制的方法，发现该方法可以使矢量控制系统中的谐波信号减少，避免系统谐振频率的影响，并有效降低动力总成扭矩波动、输出端载荷波动，提升动力总成动态性能。　　（4）设计相应的纯电动汽车同轴式动力总成动态性能优化验证试验，对同轴式动力总成的振动噪声数据进行采集与分析。通过对比原状态与注入5次、7次谐波状态下的阶次噪声和振动幅值发现，引入5次、7次谐波后阶次噪声和振幅均有明显的降低，与仿真结论一致，验证了采用谐波抑制策略实现动力总成减振降噪和优化动力总成动态性能的正确性和有效性。
作者：	司马立萱
专业：	机械工程
导师：	徐劲力
授予学位：	硕士
授予学位单位：	武汉理工大学
学位年度：	2022