汽车传动系的机电模拟

李志武 刘果 万江云

摘 要：在我国的汽车行业中，汽车的传动系非常的关键，直接影响到汽车的运行以及制动，因此我国的汽车行业非常重视汽车传动系的设计以及机电系统的模拟。文章主要针对汽车传动系的机电模拟进行详细的分析，通过了解汽车机电系统的机电模拟方法来有效的改善目前汽车传动系的开发成本，最先限度上降低传动系的降低成本，提升汽车传动系的性能。

关键词：汽车传动系；机电模拟；惯性力

中图分类号：U463.2 文献标志码：A 文章编号：2095-2945（2018）27-0070-02

Abstract： In China's automotive industry， the automotive drive train is very critical， which directly affects the operation and braking of the automobile. Therefore， the automotive industry in China attaches great importance to the design of the automotive drive train and the simulation of the electromechanical system. This paper mainly focuses on the detailed analysis of the electromechanical simulation of the automotive drive train. By probing into the electromechanical simulation method of the automobile electromechanical system， the development cost of the current automotive drive train is effectively improved， and the cost reduction of the transmission system is reduced first so as to improve the performance of the automotive drive train.

Keywords： automotive drive train； electromechanical simulation； inertial force

前言

在我国的汽车传动系设计以及模拟的过程中，发动机的动态试验台非常的关键和重要。在实际的实验进行过程中，发动机动态试验台主要就是通过相应的加载装置来模拟发动机在运行过程中，可能遇到的各种受载情况，根据受载情况进行相应的针对性分析。在进行发动机动态试验的过程中，我们不需要进行装车操作就能够对发动机的各种性能进行检测，最主要的检测性能有三种，首先是发动机的实际运行动态动力性能，其次是发动机运行过程中的经济性能，最后是发动机运行过程中的排放性能。目前针对这三种动态特性的研究和分析，能够有效的提升发动机的整体研发和设计，同时在经济性上以及高性能问题上能够提供非常大的帮助。在发动机研发的过程中，发动机动态测试平台是一种非常重要并且关键的研发手段。目前国外先进的国家已经针对这一手段进行更为高效的发动机动态试验平台研发和试验。主要采用的加载装置有三个，首先是交流电形式的电力测功器，其次是直流电形式的电力测功器；最后是静液压形式的电力测功器。这些加载装置在性能上都能够完全满足电动机加载实验的各项要求，但是在性价比上还是存在一定的缺陷，价格较高，同时在控制的时候也较为复杂。因此为了研制出性价比较高的电动机性能研发平台，国内以及国外的专家，企业都在进行不断的探索以及研究。需要注意的一点是，我们在进行电动机加载模拟的过程中，完全采用电模拟进行，由数字模型完全的替代汽车的传动系，这样就会导致我们在进行汽车传动系研究的过程中，精度非常低，因此模拟的结果在实际的应用中，性能以及稳定性上也有一定的缺陷。因此针对这一问题，我们要针对传动系的模拟方法进行创新研究，在保障研发性能以及质量的前提下，保障研发的成本控制。本文通过进口轿车传动系的动态研发试验为例进行机电方面的模拟介绍。

1 汽车传动系在进行机电模拟的过程中应用的主要原理

在我国进行汽车传动系机电模拟的时候，主要的模拟图如下：

通过上图我们可以发现，我们在进行机电模拟的时候，使用代用离合器以及代用变速器来替代真实的离合器以及变速器。在机电模拟的过程中，车辆的实际惯性力主要是由惯性飞轮组进行机电模拟。机电模拟的数据结果同实际的数据还是有一定的差距，我们在进行差距调整的过程中，主要是通过代替的变速器以及离合器同电力涡流形式的测功器的实际配合来调整，通过配合的调整来实现机电模拟的理想数据的达成。我们在进行机电模拟实验的过程中实际的前置前驱动由前置后驱动来代替。在机电模拟实验的时候，发动机动态试验台主要的固定组成部分是由代用变速器以及离合器来组成。我们在进行实验的过程中只需要进行发动机的有效更换就能进行机电模拟测试。由于我们在进行发动机动态加载实验的时候，采用的是传动系的相应机电模拟，这一方法同完全点模拟方法相比主要有两个优点，首先是能够有效的降低电涡流形式的测功器模拟工作强度，其次是能够有效的适应由于响应特性差异带来的缺陷和缺少反托能力带来的缺陷。

在进行机电模拟的时候，车辆的模拟惯性力由实验中的代替飞轮进行模拟。由于在进行机电模拟的时候，需要模拟的汽车数量较多，因此飞轮的模拟惯性力矩同实际的车辆惯性力矩有一定的差异，同时由于我们在进行机电模擬的过程中采用的是代替变速器，因此实验中工的速度变化同实际的汽车速度变化有一定的差距，没有实现完全一致，上述的两个差异点就造成了我们在实际的机电模拟过程中的惯性力矩存在一定的差异，但是我们不需要太过担心这一差异会对机电模拟造成数据上的影响，我们可以通过电涡流形式的测功器进行相应的控制来进行差异性的有效补偿，这样就能够实现机电模拟过程中的惯性力矩的模拟准确。

在车辆进行行驶的时候，主要的加载阻力有三种，首先是车轮的滚动阻力，其次是车辆的爬坡阻力，最后是车辆行驶过程中的风的阻力。上述的三种加载阻力同车轮的半径，车辆的实际速比以及车辆主减速器的实际速比有很大的关系，同时车辆的形式加载阻力和变速器的实际传动效率以及变速器的传输轴同车轮之间的传送效率有一定的关系。我们在进行汽车传动系机电模拟的过程中，主要的条件为变速器在档位内同时离合器不出现打滑为主要模拟依据。这个时候我们实验中使用的代替变速器的实验速比，代用变速器的实验传动效率以及代用离合器的实际传递扭矩以及测功器的相应制动转矩就是我们需要进行测量的数据，这一数据可能会同实际的车辆传动系数据有一定的差距，但是我们可以通过相应的配合关系来进行补偿差异处理。我们在进行惯性力矩传动系机电模拟的时候，主要分成两个部分，首先是惯性飞轮组的惯性力矩，其次是测功器的惯性力矩，这两种惯性力矩在机电模拟的过程中都需要进行针对性的测量，给出具体的模拟数据，进行相应的模拟计算。

2 汽车传动系在进行机电模拟过程中的实际效果分析

我们通过对进口轿车进行传动系机电模拟实验的数据进行分析，我们可以进行相应的传动系机电模拟，完全电模拟之间的图像对比，如图2、图3。

图2a、b分别是采用完全电模拟和机电模拟的测功器理想加载转矩（实线）和实加转矩（虚线）轨迹 。图3a 、3b 分别是采用完全电模拟和机电模拟的理想车速（实线）和实际车速（虚线）轨迹。由图2、图3可以看出， 采用完全电模拟时， 测功器需工作于反拖的区域多， 所需的反拖转矩大， 且在整个过程中转矩变化幅度大；而采用混合模拟时， 测功器需工作于反拖的区域大大减少， 所需的反拖转矩小， 且在整个过程中转矩变化幅度小。这适应了电涡流测功器没有反拖能力和控制响应特性差的缺陷， 从而提高了模拟精度。

3 结束语

通过上文的阐述，我们可以明确的得出，汽车传动系的机电模拟在很多的方面能够改善汽车发动机的动态性能试验性能。特别是在电电涡流形式的测功器应用过程中，更是提升了应用效率和应用质量，同时也改进了发动机在没有控制响应以及反托能力加入过程中的各种性能缺陷。汽车传动系的机电模拟通过实际的应用，很好的改善了发动机数字模拟的性能以及准确性，为我国发动机动态试验工作提供了非常大的可能，在低成本以及高性能的研发过程中，奠定了非常扎实的理论基础以及实践经验。

参考文献

[1]王小军.电动汽车传动系统参数匹配及动态特性研究[D].长沙：湖南大学，2013（5）：66-67.

[2]王翔.基于多目标遗传算法的纯电动汽车传动系统优化[D].武汉：武汉理工大学，2013（12）： 58-59.

[3]王東亮.汽车动力传动系扭转振动特性分析和抗扭设计研究[D].成都：西南交通大学，2014（05）：78+79.