惯量等效计算方法..doc

4.1 飞轮惯量匹配方法的研究 4.1.1 方法一 1． 混合动力车辆道路行驶模型： 车辆行驶阻力公式为： （4-1） 其中是车辆行驶惯性力，是车辆行驶速度。 台架测试时主要利用电力测功机模拟电动车辆行驶受到的空气阻力、滚动阻力和爬坡阻力，而惯性力和转动惯量主要由机械飞轮实现加载。首先建立两种模型，一种是道路上行驶的车辆驱动系统牵引模型，一种是台架测试的牵引系统转动模型，通过两种模型分析，研究车辆动力驱动系统在台架测试时的惯量匹配方法。 车辆道路行驶模型可以简化为图4-1的形式，发动机/电机通过变速传动（变速器和主减速器以及差速机构）牵引车轮克服道路阻力行驶。 图4-1车辆道路行驶模型 图4-1中，为输出转速（rad/s），为发动机/电机转动惯量， 为折算到发动机/电机轴上的车辆惯量；为车辆行驶速度（m/s），为车辆传动比。车辆在道路上行驶时，动能可以表示为： （4-2） 其中 和是车辆上其它旋转部件的转动惯量和旋转角速度。为了便于分析和计算，将车辆旋转质量的惯性力偶矩转化为平移质量的惯性力，引入质量换算系数，由此，上式可以简化为： （4-3） 2．的选择 计算车辆惯量的简单方法是利用车辆质量换算系数 将旋转惯量转变为平移惯量。多种因素与的大小有关，如车轮旋转惯量、齿轮旋转惯量等，一般情况可以使用公式（4-4）计算。 （4-4） 是车辆上所有主动旋转部件和被动旋转部件的惯量之和。不同的车辆具有不同的传动比，因此具有不同的，表4-1是不同内燃机车辆不同挡位对应的值。 表4-1 质量换算系数的数值 可以看出，挡位越高，对应值越小，一般在直接挡时=1-1.5，具体数值可以根据公式（4-4）计算得到。 3． 车辆动力驱动系统的台架测试模型 图4-2为车辆发动机/电机台架测试时的配置，其中、、和是四个联轴器的惯量；为转速转矩传感器的惯量；为齿轮箱旋转部件的惯量；和 分别是增/减速箱中主动齿轮和被动齿轮的惯量；为测功机转子的惯量；定义为增/减速箱的减速比；是机械飞轮的惯量，与图4-1的车辆道路行驶模型对比，台架测试要保证发动机/电机轴的转速以及加载到发动机/电机轴上的转矩和惯量应该与车辆在实际道路上行驶时的值一致。 图4-2车辆动力驱动系统的台架测试模型 采用机械惯量模拟车辆在实际行驶过程中的惯性阻力 ，同时也注意到，在从事台架测试时，台架上的其他传动部件也将其惯量加载到了主动轴上，根据图4-2，建立台架测试过程中的动能公式： （4-5） 其中为发动机/电机动能；为转速转矩传感器动能；为台架上增减速箱动能；为旋转角速度；为机械飞轮惯量动能；为测功机所具有的动能。、、、为四个联轴器的动能，其中： （4-6） 以上惯量都可以在计算得出。在实际测试过程中，考虑到的数值很小，公式（4-6）可以简化为： （4-7） 令公式（4-3）与公式（4-5）相等，即，得到： （4-8） 将上式角速度用转速替代，并将v（m/s）改变为。则公式（4-8）表示为： （4-9） 根据汽车理论可知： （4-10） 即： （4-11） 则可得： （4-12） 结合公式（4-7），可以计算测试平台应该配置的飞轮惯量大小。 4.1.2 建立飞轮惯量匹配图（根据方法一） 基于公式（4-9），可以建立惯量三维匹配图（图4-3），其中两个横坐标分别为为车辆等效质量、车辆道路行驶速度和发动机/电机轴旋转速度的比值，纵坐标为惯量 。 采用对数表示公式（4-9） （4-13） 基于公式（4-13）可以得到对数坐标的惯量匹配图（图4-4） 以上匹配惯量只认为测试平台上的飞轮具有惯量，其他部件，如轴、联轴器和齿轮等的惯量完全忽略，这是考虑到机械飞轮惯量在测试平台上是主要惯量，远大于转轴和其他小型转子部件惯量的缘故。 图4-3 三维惯量匹配图 图4-4 基于对数坐标的惯量匹配图 4.1.3 方法二 整车惯量包括整车平移质量的惯量、车轮的转动惯量和主减速器的转动惯量，驱动系统的转动惯量等。表4-2列出了试验台设计时，进行惯量模拟需要考虑的汽车元件。 表4-2 需要惯量模拟的汽车元件 参照图4-5，整车惯量等效计算的任务是将整车平移质量、前后车轮的转动惯量和 ，以及差速器的转动惯量转换成主减速器输入轴的当量转动惯量，即主减速器输入轴处的当量转动惯量是整车平移质量、前后车轮