關(guān)于獨(dú)立驅(qū)動(dòng)電動(dòng)汽車(chē)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(chē)工程學(xué)院,重慶　400074）

關(guān)于獨(dú)立驅(qū)動(dòng)電動(dòng)汽車(chē)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(chē)工程學(xué)院,重慶400074）

摘要：電動(dòng)汽車(chē)是現(xiàn)代汽車(chē)行業(yè)剛剛出現(xiàn)不久的新產(chǎn)品，也是未來(lái)汽車(chē)行業(yè)發(fā)展的新趨勢(shì)。因?yàn)殡妱?dòng)汽車(chē)動(dòng)力來(lái)源于車(chē)載電池，污染小，綠色環(huán)保。但是獨(dú)立驅(qū)動(dòng)電動(dòng)汽車(chē)中經(jīng)常會(huì)因?yàn)闄C(jī)電耦合系統(tǒng)中防滑控制造成動(dòng)力下降的問(wèn)題。本文正是對(duì)獨(dú)立驅(qū)動(dòng)電動(dòng)汽車(chē)機(jī)電耦合系統(tǒng)中黏性聯(lián)軸器進(jìn)行實(shí)驗(yàn)研究和對(duì)比，希望可以提高電動(dòng)汽車(chē)的安全和性能。

關(guān)鍵詞：獨(dú)立驅(qū)動(dòng)；電動(dòng)汽車(chē)；機(jī)電耦合系統(tǒng)；研究

相比于集中驅(qū)動(dòng)來(lái)說(shuō)，獨(dú)立驅(qū)動(dòng)電動(dòng)汽車(chē)優(yōu)點(diǎn)是可以利用單獨(dú)控制每個(gè)驅(qū)動(dòng)輪的驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)矩來(lái)優(yōu)化汽車(chē)在行駛時(shí)的性能，這是獨(dú)立驅(qū)動(dòng)汽車(chē)比集中驅(qū)動(dòng)汽車(chē)優(yōu)秀的地方。但是獨(dú)立驅(qū)動(dòng)汽車(chē)在某些方面還沒(méi)有集中驅(qū)動(dòng)汽車(chē)優(yōu)秀，例如當(dāng)車(chē)輛在行駛中低附路面的車(chē)輪打滑，必須要通過(guò)減少或者停止打滑車(chē)輪側(cè)驅(qū)動(dòng)電極的輸出轉(zhuǎn)矩來(lái)使得車(chē)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(chē)輪一側(cè)的驅(qū)動(dòng)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(chē)的動(dòng)力性和穩(wěn)定性。

1　黏性聯(lián)軸器的選擇和設(shè)計(jì)

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(dú)立驅(qū)動(dòng)車(chē)輛作為實(shí)驗(yàn)研究對(duì)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(chē)輛靜止時(shí)處于駝峰狀態(tài)，當(dāng)車(chē)輛行駛時(shí)是剪切狀態(tài)，也就是說(shuō)當(dāng)黏性聯(lián)軸器想要讓驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)矩轉(zhuǎn)速減緩時(shí)是利用對(duì)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(chē)型性能參數(shù)如表1所示，然后對(duì)目標(biāo)車(chē)輛進(jìn)行實(shí)驗(yàn)得到：目標(biāo)汽車(chē)正常轉(zhuǎn)向時(shí)，兩邊車(chē)輪轉(zhuǎn)速差最高為80r/min,這就意味著將要設(shè)計(jì)的黏性聯(lián)軸器在不工作狀態(tài)時(shí)兩邊轉(zhuǎn)速差必須大于80，通過(guò)設(shè)計(jì)，黏性聯(lián)軸器的性能數(shù)據(jù)參考表2。

表1　目標(biāo)車(chē)型的性能參數(shù)

表2　設(shè)計(jì)后的黏性聯(lián)軸器參數(shù)

2　安裝黏性聯(lián)軸器的車(chē)輛動(dòng)力研究

對(duì)安裝黏性聯(lián)軸器和未安裝車(chē)輛進(jìn)行仿真分析:

2.1電動(dòng)汽車(chē)的動(dòng)力性仿真

將電動(dòng)汽車(chē)車(chē)輪左側(cè)路面附著系數(shù)設(shè)為0.8，車(chē)輪右側(cè)路面附著系數(shù)設(shè)為0.2，車(chē)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(duì)兩輛車(chē)進(jìn)行加速時(shí)的速度變化。

2.2電動(dòng)汽車(chē)的動(dòng)力性仿真分析

安裝黏性聯(lián)軸器的電動(dòng)汽車(chē)，在附著系數(shù)高路面上的左車(chē)輪滑轉(zhuǎn)率要比沒(méi)有安裝黏性聯(lián)軸器的電動(dòng)汽車(chē)左車(chē)輪滑轉(zhuǎn)率要高一些，但左車(chē)輪仍然處于正常工作狀態(tài)。因?yàn)轲ば月?lián)軸器將右側(cè)機(jī)電的一部分轉(zhuǎn)矩傳到左側(cè)車(chē)輪，從而導(dǎo)致左車(chē)輪滑轉(zhuǎn)率的提高。其次，中安裝黏性聯(lián)軸器的電動(dòng)汽車(chē)右前輪滑轉(zhuǎn)率隨著時(shí)間在不斷降低，而沒(méi)安裝黏性聯(lián)軸器的汽車(chē)右前輪產(chǎn)生滑轉(zhuǎn)狀況。當(dāng)沒(méi)有安裝黏性聯(lián)軸器的電動(dòng)汽車(chē)右前輪發(fā)生滑轉(zhuǎn)現(xiàn)象時(shí)，為了保證電動(dòng)汽車(chē)的安全性，必須要減少右側(cè)電機(jī)的輸出轉(zhuǎn)矩來(lái)降低右側(cè)的驅(qū)動(dòng)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(dòng)汽車(chē)能夠無(wú)需降低右側(cè)的驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)矩。最后，安裝黏性聯(lián)軸器的電動(dòng)汽車(chē)在對(duì)汽車(chē)進(jìn)行加速時(shí)，每秒的加速度要高于沒(méi)有安裝黏性聯(lián)軸器的電動(dòng)汽車(chē)。這是因?yàn)榘惭b有黏性聯(lián)軸器的電動(dòng)汽車(chē)在附著系統(tǒng)不高的路面上不需要通過(guò)降低電機(jī)的輸出轉(zhuǎn)矩來(lái)避免車(chē)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(dòng)汽車(chē)在動(dòng)力方面都有顯著的提高。

3　安裝黏性聯(lián)軸器車(chē)輛穩(wěn)定性研究

假設(shè)汽車(chē)在行駛過(guò)程中轉(zhuǎn)向角度一直是9°，汽車(chē)啟動(dòng)后加速到40km/h后保持勻速，無(wú)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(dòng)汽車(chē)在穩(wěn)定狀態(tài)下轉(zhuǎn)向時(shí)，橫擺角速度和側(cè)向加速度都比沒(méi)安裝黏性聯(lián)軸器的電動(dòng)汽車(chē)低，不但不影響電動(dòng)汽車(chē)正常轉(zhuǎn)向的功能，還能對(duì)電動(dòng)汽車(chē)的轉(zhuǎn)向趨勢(shì)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(dòng)汽車(chē)的穩(wěn)定性。

4　結(jié)束語(yǔ)

綜上所述，通過(guò)對(duì)獨(dú)立驅(qū)動(dòng)電動(dòng)汽車(chē)中機(jī)電耦合系統(tǒng)安裝黏性聯(lián)軸器后，進(jìn)行仿真實(shí)驗(yàn)，對(duì)安裝黏性聯(lián)軸器的電動(dòng)汽車(chē)的動(dòng)力性和穩(wěn)定性進(jìn)行研究，實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，在獨(dú)立驅(qū)動(dòng)電動(dòng)汽車(chē)中機(jī)電耦合系統(tǒng)中加入黏性聯(lián)軸器，車(chē)輪滑轉(zhuǎn)和轉(zhuǎn)向都有一定程度的降低，汽車(chē)的動(dòng)力性和穩(wěn)定性明顯有所提升，不僅僅簡(jiǎn)化了驅(qū)動(dòng)防滑控制系統(tǒng)，還對(duì)當(dāng)今的獨(dú)立驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)中左右電機(jī)動(dòng)力無(wú)法耦合的問(wèn)題，提出了一個(gè)研究目標(biāo)。

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