关键词：纯电动汽车;;扭转振动;;机电耦合;;非线性动力学
摘 要：目前,新能源汽车技术的研究和发展已成为全球汽车行业的热点,各个国家都在积极地推进电动汽车技术的发展,市场上已有多款成熟的电动汽车产品,且电动汽车是解决日益严重的环境污染问题和石油资源危机的有效途径。机电耦合传动系统是一种典型的机电系统,在车辆领域中的应用十分广泛。在工程实际中,机电耦合效应使机电传动系统表现出十分复杂的动力学特性,目前国内外主要研究传统汽车动力传动系统扭转振动问题,纯电动汽车传动系统扭振问题的研究还在起步阶段。本文研究电机参数及外部激励对传动系统非线性特性的影响。结合电机学、电磁理论和机电分析动力学理论,推导出的电磁转矩表达式,建立纯电动汽车机电耦合传动系统非线性扭转振动模型。利用多尺度法求解振动方程在主共振情况下的一次近似解,对传动系统频率响应方程进行求解,并对解的稳定性进行分析。通过研究系统不稳定区域随内功率因数角、安匝数、极对数和磁路饱和系数等电机参数的变化,可以看出电机参数的改变会导致纯电动汽车传动系统共振及不稳定区域的增大,从而导致传动系统出现不稳定现象。通过研究纯电动汽车机电耦合传动系统非线性扭转振动模型,求解机电耦合情况下无扰动Hamilton系统的平衡点,并且利用Melnikov法求解分岔阈值曲线,分析动态机械负载对纯电动汽车机电耦合传动系统非线性动力学行为的影响。通过上述研究分析可知,电机设计过程中需要将电机各个参数控制在合理范围内,从而提高机电耦合传动系统扭转振动的稳定运行。纯电动汽车机电耦合传动系统由于激励的影响,具有周期、拟周期和混沌等复杂的非线性动力学行为。某些工况下纯电动汽车机电耦合传动系统受到非周期冲击干扰力作用,产生较大强度动载荷并引起非线性扭振,严重影响纯电动汽车传动系统的可靠性和耐久性。基于Melnikov理论分析研究传动系统的分岔和混沌特性,从而求解系统稳定性运行边界条件,避免纯电动汽车出现不稳定工况。
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