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电驱系统螺栓拧紧质量监控方法研究

电驱系统螺栓拧紧质量监控方法研究

作者：张鸿重庆理工大学

学位级别：硕士

电驱系统作为新能源汽车的关键部件,其装配质量水平直接影响车辆的动力性和平顺性。统计过程控制是质量监控的重要方法之一,控制图能够区分制造过程中质量特性数据的正常和异常波动,从而判断制造过程是否处于受控状态。本文针对J公司W... 详细信息

电驱系统作为新能源汽车的关键部件,其装配质量水平直接影响车辆的动力性和平顺性。统计过程控制是质量监控的重要方法之一,控制图能够区分制造过程中质量特性数据的正常和异常波动,从而判断制造过程是否处于受控状态。本文针对J公司W型电驱系统螺栓拧紧工序,研究其统计过程控制、特征提取和控制图模式识别等关键技术,提出一种基于小波分析和GOA-LSSVM的控制图模式识别模型,实现电驱系统螺栓拧紧质量监控。论文主要研究内容如下:(1)分析J公司W型电驱系统装配流程,重点研究W型电驱系统总装工艺流程,明确螺栓拧紧为电驱系统装配关键质量影响因素。分析W型电驱系统螺栓拧紧工艺,明确螺栓扭矩为拧紧关键控制参数,提出通过监控扭矩值进而保证螺栓拧紧质量的方法。(2)利用统计过程控制对螺栓拧紧工序质量监控开展研究,选用合适的控制图监控螺栓拧紧过程扭矩值,采用八类判异准则对控制图进行判异,计算螺栓拧紧工序过程能力指数,判断工序能力是否满足要求。(3)研究控制图模式及其分类、特征提取方法以及异常模式溯源等。应用小波分析对螺栓拧紧质量特性数据进行分解并重构,再提取其统计特征和形状特征。以蝗虫优化算法优化最小二乘支持向量机参数,建立基于小波分析和GOA-LSSVM的控制图模式识别模型。利用蒙特卡洛方法生成控制图模式仿真数据,对W型电驱系统螺栓拧紧质量特性数据进行仿真实验。实验结果表明,该方法对控制图模式识别的精度较高。将该方法应用于J公司W型电驱系统螺栓拧紧工序,能够监控其工序稳定性,可以有效提高W型电驱系统螺栓拧紧质量。(4)针对W型电驱系统螺栓拧紧质量无法及时反馈的问题,学习并研究相关质量监控理论与技术,开发W型电驱系统螺栓拧紧质量监控模块,该模块在J公司螺栓拧紧质量监控中获得了较好的应用。

关键词：电驱系统螺栓拧紧控制图模式识别质量监控 GOA-LSSVM

带电子驻车机构的电驱系统的箱体强度分析及优化设计

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机械设计与研究 2022年第4期38卷 219-223,229页

作者：彭卓凯陈玉祥刘静朱林培广汽埃安新能源汽车有限公司广州511434

电动汽车的电驱系统集成了电机、减速器、差速器、驻车机构等,在工作过程中承受了各种复杂载荷,对其强度进行全面校核是非常必要的。建立了传动系统仿真分析模型和驻车机构多体动力学仿真分析模型,详细分析了电驱系统箱体在驱动工况、... 详细信息

电动汽车的电驱系统集成了电机、减速器、差速器、驻车机构等,在工作过程中承受了各种复杂载荷,对其强度进行全面校核是非常必要的。建立了传动系统仿真分析模型和驻车机构多体动力学仿真分析模型,详细分析了电驱系统箱体在驱动工况、倒车工况、制动能量回收工况、驻车工况的受力。建立了电驱系统的有限元仿真分析模型,详细分析了箱体在上述各种工况的应力分布,并根据仿真分析结果对箱体进行了多轮优化,保证了箱体的可靠性。该仿真分析体系可用于指导箱体的结构设计。

关键词：电驱系统箱体驻车机构有限元强度

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一种新型集成电驱系统的稳态温度场分析

合肥工业大学学报（自然科学版） 2021年第3期44卷 299-303,321页

作者：张琰赵韩黄康邱明明秦菲菲中国计量大学机电工程学院浙江杭州310018 合肥工业大学机械工程学院安徽合肥230009

文章针对纯电动汽车新型集成电驱系统高集成化、高耦合度的特点,分析了系统热源分布,讨论了系统内传热模式并建立了热阻模型;采用集中参数热网络(lumped parameter thermal network,LPTN)方法建立系统的热网络模型计算得到关键节点温度... 详细信息

文章针对纯电动汽车新型集成电驱系统高集成化、高耦合度的特点,分析了系统热源分布,讨论了系统内传热模式并建立了热阻模型;采用集中参数热网络(lumped parameter thermal network,LPTN)方法建立系统的热网络模型计算得到关键节点温度,同时通过试验测得关键节点温度;对比LPTN方法和试验的数据结果显示,计算温度与试验温度误差较小。文章对高温部件和高误差位置产生的原因进行了分析,为后期该新型系统的优化设计提供了基础。

关键词：电动汽车电驱系统集中参数热网络(LPTN)方法温度场热源热阻

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电驱系统带载电磁兼容测试与仿真闭环研究

安全与电磁兼容 2022年第1期 49-54页

作者：贾晋龙云赵鹤鸣张佳鑫李旭吴小珊重庆理工大学汽车零部件先进制造技术教育部重点实验室重庆清研理工汽车智能技术研究院有限公司重庆清研理工电子技术有限公司

新能源汽车主要的电磁干扰风险来源于电驱系统高压器件的开关行为,根据GB/T 18655-2018、GB/T 36282-2018以及相关企业标准,电驱系统的电磁兼容性能必须严格管控在规定的范围内。针对这一难题,提出了一种新能源汽车电驱系统带载工况的... 详细信息

新能源汽车主要的电磁干扰风险来源于电驱系统高压器件的开关行为,根据GB/T 18655-2018、GB/T 36282-2018以及相关企业标准,电驱系统的电磁兼容性能必须严格管控在规定的范围内。针对这一难题,提出了一种新能源汽车电驱系统带载工况的电磁兼容闭环开发技术,主要包括测试平台开发、测试装备开发和仿真平台开发三个关键环节。重点针对电驱系统带载测试装备和仿真平台开展研究,研制了一套符合标准要求的穿墙式电驱系统带载测试装备,基于某集成电驱系统建立了电驱系统带载仿真平台,通过仿真与测试验证了模型的准确性,并进行了参数分析和电磁干扰性能优化,形成了闭环的电磁兼容性能管控体系。

关键词：电驱系统电磁兼容闭环开发带载测试装备带载仿真平台

大功率电驱系统3D集成式共模EMI滤波器的最优化设计

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大功率电驱系统3D集成式共模EMI滤波器的最优化设计

作者：何谷青西安电子科技大学

学位级别：硕士

电动汽车在迅速发展,和传统内燃机汽车相比,各种电力电子设备的大量使用使许多电磁设备集中到了汽车内部,导致车体内有着极其复杂的电磁环境。而目前电动汽车内有越来越多智能化装备,这些装备极易受到电磁噪声的影响,因此需要对这些电... 详细信息

电动汽车在迅速发展,和传统内燃机汽车相比,各种电力电子设备的大量使用使许多电磁设备集中到了汽车内部,导致车体内有着极其复杂的电磁环境。而目前电动汽车内有越来越多智能化装备,这些装备极易受到电磁噪声的影响,因此需要对这些电力电子系统的电磁兼容性能提出更高的要求:电动汽车的控制、总线和通信系统要求电力电子装置在数百千赫兹乃至数十兆赫兹均要满足噪声发射指标。诸如碳化硅和氮化镓等宽禁带半导体器件凭借低损耗与高开关速率,已经逐渐成为大功率电驱系统中的IGBT和MOSFET的首选器件。然而,这些器件的高速开通和关断会带来宽频带和高幅值的噪声,进一步加剧系统中的电磁干扰(EMI)。EMI滤波器作为一种无源滤波器件,具有较为简易的设计流程以及较低的制作成本,能够在很宽的频段内对噪声起到有效的抑制作用,从而减小噪声的影响,对于电驱系统长时间的正常工作具有较高的意义与价值。然而,大功率EMI滤波器由于功率等级的要求,耐受高电压和承载大电流的绕组和电容通常具有较大的体积和重量,且会随系统功率等级的提高不断增加。对于目前电驱系统的集成化与小型化的要求,采用传统的设计方法无法设计出满足新应用的产品。因此,如何在保证滤波器性能的前提下大幅度减小其体积,是目前影响电动汽车发展的一个重要问题。本文提出了一套适用于大功率电驱系统的EMI滤波器完整设计优化流程,并按照该流程设计制作了一个能在电驱系统上正常工作的EMI滤波器。该流程首先对电驱系统进行完整的建模和分析,清楚了解噪声的产生机理和流通路径;其次,对传统的大功率滤波器架构做了设计与改进,绕组设计为S型绕组和U型绕组的组合,布有高压陶瓷电容的PCB板平铺在电感上方,整体架构由分立平面式变为了3D集成式;再次,对滤波器需要满足的一切性能指标做了分析,求出了滤波器在满足这些指标下的体积最优解,对尺寸做了最优化设计;最后,通过仿真验证了设计的准确性,并按照该流程设计出了一个完整的EMI滤波器,在实际电驱系统中做了测试与验证。另外,针对共模电感易发生饱和这一问题,本文还提出了一种自适应抗饱和调制策略,并搭建了小型的实验装置进行了原理性验证。本文设计的3D集成式共模EMI滤波器体积小、性能优异,整套设计流程较为完善,易于工程化生产。可以有效解决宽禁带半导体器件给电驱系统带来的电磁兼容问题,推动电动汽车向小型化、轻量化与安全化的方向发展。

关键词： EMI滤波器电驱系统 3D集成共模最优化

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纯电动汽车中电驱系统设计及其控制策略研究

纯电动汽车中电驱系统设计及其控制策略研究

作者：吴家龙北京交通大学

学位级别：硕士

纯电动汽车具有工况复杂、环境恶劣和功率密度大等特点,为保证汽车行驶过程中驾驶的舒适性、高效性以及安全性,近年来针对电动汽车实际情况,许多学者提出了不少高性能的控制算法,并且为了提升汽车的安全性能,在控制算法中加入了容错控... 详细信息

纯电动汽车具有工况复杂、环境恶劣和功率密度大等特点,为保证汽车行驶过程中驾驶的舒适性、高效性以及安全性,近年来针对电动汽车实际情况,许多学者提出了不少高性能的控制算法,并且为了提升汽车的安全性能,在控制算法中加入了容错控制策略。为使驾驶者感到舒适并且提高系统的效率,就要采用高性能的控制策略,本文对基于SVPWM调制的V/F控制算法和转子磁场定向矢量控制算法进行了理论分析并且采用MATLAB/Simulink进行了仿真。在电动汽车长期运行中,电驱系统不可避免地会发生故障,当电驱系统出现故障时,为保证驾驶人员的人身安全,必须能让电动汽车正常运行或者跛行至安全区域。本文针对纯电动汽车的实际情况分析了当电流传感器失效或者速度传感器失效时的容错方法,采用了相角补偿的策略减少了转子磁场定向矢量控制切换到基于SVPWM调制的V/F控制算法瞬间的电流和转矩冲击,并对这种方法在MATLAB/Simulink上进行了仿真研究。根据实验需求,研制了一台基于数字控制芯片TMS320F28335的7.5kW控制器,本文对所设计的控制器的硬件结构进行了详细分析。在此台架上,采用C语言进行软件编程,实现了电机控制算法,并对软件结构进行了分层。本实验平台采用CAN总线与上位机通讯,以实现数据的显示和采集,通过对实验数据和结果的分析,验证了所采用算法的正确性以及仿真模型的可行性。

关键词：矢量控制电驱系统容错相角补偿

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12m3砼搅拌车电驱系统关键技术研究

12m3砼搅拌车电驱系统关键技术研究

作者：熊镇川长安大学

学位级别：硕士

砼搅拌运输车在我国基础建设中具有非常重要的作用,据统计我国近几年每年新增搅拌运输车69000多辆,随着“十四五”规划的实施,对环境污染控制将会进一步加强,节能减排,发展清洁能源将势在必行。砼搅拌运输车采用清洁能源电能驱动搅拌筒... 详细信息

砼搅拌运输车在我国基础建设中具有非常重要的作用,据统计我国近几年每年新增搅拌运输车69000多辆,随着“十四五”规划的实施,对环境污染控制将会进一步加强,节能减排,发展清洁能源将势在必行。砼搅拌运输车采用清洁能源电能驱动搅拌筒进行作业,将是一个发展方向。砼搅拌运输车中搅拌筒电驱系统是由电池供电,通过控制电机带动减速机转动,从而驱动搅拌筒工作。本文对12m砼搅拌运输车电驱系统关键技术展开研究,并运用MATLAB/Simulink对搅拌筒电驱系统的工况进行了仿真。本文首先介绍了12m砼搅拌运输车搅拌筒驱动的不同方案,通过方案对比,选择了纯电驱动系统。该系统是由电池直接提供动力,电机带动减速机驱动搅拌筒转动。进而对搅拌筒和减速机的相关参数进行了详细计算,并通过对比不同类型电机、电池和控制器的性能特点,对电机、电池以及控制器进行了合理选型,选择永磁同步电机作为砼搅拌车搅拌筒的驱动电机。其次通过分析该电驱系统的特点对其控制策略进行了研究,选择了基于矢量控制的电驱系统,通过以Clark变换(3S/2S变换)和Park变换(2S/2R变换)为基础,选择基于等幅值变换的MATLAB版本坐标变换,将三相坐标系下的数学模型简化为两相旋转坐标系下的数学模型,建立了以4)(9)=0的矢量控制策略的电驱系统伺服控制模型。最后,利用了MATLAB/Simulink仿真软件,对砼搅拌车的电机在搅拌筒进料、运输和卸料工况进行仿真,并且对搅拌筒特殊工况,如启动、卸载、停止等工况下由于惯性作用,搅拌筒扭矩突增和电机转速突增的情况分别进行了仿真,仿真结果可以表明本文设计的电驱系统方案能够满足砼搅拌车正常运行。

关键词：砼搅拌车电驱系统永磁同步电机矢量控制

机电参数对纯电动汽车电驱系统动态性能的影响规律分析

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机电参数对纯电动汽车电驱系统动态性能的影响规律分析

作者：侯文锋重庆大学

学位级别：硕士

发展纯电动汽车是解决我国能源危机、减小环境污染、实现碳达峰与碳中和目标的最重要举措之一。电动汽车电驱系统包含由电池、DC-DC变换器、逆变器、电机组成的电气系统和由减速器、差速器、半轴组成的机械系统,电气系统参数和机械系统... 详细信息

发展纯电动汽车是解决我国能源危机、减小环境污染、实现碳达峰与碳中和目标的最重要举措之一。电动汽车电驱系统包含由电池、DC-DC变换器、逆变器、电机组成的电气系统和由减速器、差速器、半轴组成的机械系统,电气系统参数和机械系统参数都会对整个电驱系统动态性能产生影响。单独对电气系统和机械系统进行研究分析和设计都不能准确地反映电驱系统内部的机电耦合特性,不能使电驱系统性能达到最优。结合国家重点研发计划《高性能纯电动运动型多功能汽车（SUV）开发》（项目编号:2018YFB0106100）,以一款SUV为研究对象,基于键合图理论,建立其电驱系统的一体化键合图模型,研究机电参数对电驱系统动态性能的影响规律。进而指导机电参数优化设计,使纯电动汽车更加的可靠稳定,为电动汽车设计和开发提供一种有效地分析方法和研究平台。主要研究内容如下:（1）建立电驱系统的一体化键合图模型。首先,基于键合图理论,建立考虑电池电热耦合特性的电池键合图模型,并将动态应力测试工况下的仿真与实验结果做对比,验证模型精度;其次,基于键合图理论,建立半桥式DC-DC变换器键合图模型,仿真验证其功能的有效性;再次,基于键合图理论,建立考虑铁损的电机系统键合图模型,设计其调速控制策略,并采用实验电机参数进行调速仿真,与实际电流波形做对比,表明控制和键合图模型的有效性;再次,基于键合图理论,建立六自由度齿轮副的键合图模型,将其与牛顿法建立的模型做对比,表明键合图法应用于齿轮系统建模的有效性;最后,基于以上关键部件的键合图模型,建立包含电池、DC-DC变换器、逆变器、电机、齿轮箱、差速器、半轴和车轮的电驱系统一体化键合图模型,并仿真分析其基本特性。（2）分析电驱系统动态效率的影响规律。首先分别计算分析电机本体、逆变器、减速器的损耗;接着,将其代入电驱系统模型中,分析电机系统的效率影响因素;最后,基于所建立的电驱系统一体化模型,提出一种基于MAP的可变电压控制策略,研究DC-DC变换器对电驱系统效率的影响。（3）研究机电参数对电驱系统动态特性的影响规律。首先分析电气参数对电驱系统动态特性的影响,包括阶跃电流和脉冲电流激励下对机械系统的整车的影响特性以及分析滤波电容和DC-DC变换器对电驱系统的影响;其次,分析机械参数对电驱系统动态特性的影响,在不同电机轴刚度下电驱系统的动态响应特性;最后,分析外界载荷对电驱系统动态特性影响,包括突变载荷下机械系统和电气系统的响应特性,不同加速度起步和不同速度下加速的电驱系统动态特性。

关键词：电动汽车电驱系统键合图一体化建模动态性能

基于LabVIEW的电动汽车电驱系统实验台的开发

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基于LabVIEW的电动汽车电驱系统实验台的开发

作者：李婷天津职业技术师范大学

学位级别：硕士

近年来,在政府的支持下,越来越多的电动汽车走进人们的生活。但是,由于电动汽车的发展还处于初级阶段,其售后维修服务还不够完善,因此使得电动汽车还没有大规模地走向市场。目前,部分的中高职院校针对电动汽车的维修方面,已开设了相关... 详细信息

近年来,在政府的支持下,越来越多的电动汽车走进人们的生活。但是,由于电动汽车的发展还处于初级阶段,其售后维修服务还不够完善,因此使得电动汽车还没有大规模地走向市场。目前,部分的中高职院校针对电动汽车的维修方面,已开设了相关的课程,用于培养电动汽车的维修技术人员。为此,本课题参考市场上现有的电动汽车电驱系统,结合教学平台的开发而设计了电动汽车电驱系统实验台。其可作为新能源汽车教学课程中的一个组成模块,除可以向学生演示汽车电力驱动的工作原理及教学生学习电动汽车驱动系统的检修之外,还能够对学生的学习情况进行自动化考核。在设计与开发电动汽车电驱系统实验台时,首先分析了现有实验台的几种结构,并结合该实验台的功能需求选择其中的一种;通过各种理论分析来验证该实验台的可行性;对实验台硬件的主要部件进行选型设计。其次使用LabVIEW软件对上位机界面进行开发设计,使其能够完成教学演示、故障排除的考核及数据的实时监测等主要功能。解决了上位机与辅助控制器之间的通信问题以及辅助控制器与故障设置盒、继电器盒之间的通信问题。最后搭建实验台并运行,操作上位机界面,进行故障设置与排除,监测并分析上位机界面上的实时数据。实验结果表明,电动汽车电驱系统实验台的运行状态良好,无论是在上位机界面上还是故障设置面板上均能够设故成功,且能够准确地、实时地采集到实验台的相关数据,并能显示在上位机界面上。因此,可以证明上位机与辅助控制器之间能够准确通信,且辅助控制器与故障设置盒、继电器盒之间能够准确通信。该课题的研究对电动汽车维修技术的教学及考核有实际的应用价值。

关键词：电驱系统实验台上位机辅助控制器