Расчётное исследование влияния зазоров в приводе электромобиля на динамические процессы в трансмиссии в начале движения

Введение (постановка задачи и актуальность). Работа трансмиссии электромобиля на таких режимах движения, как разгон с ускорением и торможение с рекуперацией энергии, приводит к знакопеременному изменению приводного момента и вызывает необходимость учёта зазоров, влияющих на характеристики колебаний момента и угловой скорости. Современные компьютерные программы моделирования позволяют повысить точность расчётов за счёт учёта зазоров в трансмиссии с точными геометрическими размерами и параметрами. Актуальность исследований обусловлена повышением точности результатов моделирования.
Цель исследования – оценка влияния расположения и размеров зазоров на динамику изменения силовых и кинематических характеристик привода.
Методология и методы. В работе использованы методы компьютерного моделирования и виртуальных испытаний.
Результаты. Разработана динамическая модель трансмиссии с учётом локализации и размеров зазоров. Исследование проводилось в два этапа: на первом этапе изучалось влияние локализации зазора на параметры колебаний, на втором – влияние величины приведённого зазора. Установлено, что локализация зазора на выходном валу увеличивает размах колебаний момента привода до 10 раз, а угловой скорости – до 4,5 раза. Увеличение зазора на выходном валу приводит к росту размаха колебаний момента на 50%, угловой скорости – на 30%.
Научная новизна заключается в разработке новой динамической модели трансмиссии легкового автомобиля, позволяющей оценить степень влияния локализации и величины зазора на динамические характеристики.
Практическая значимость заключается в результатах расчётного исследования, которые будут использованы при разработке активного управления электроприводом с точным регулированием подачи момента.

1. Lv C., Zhang J., Ravichandran M., Reddy P. Research on the mechanical mechanism of the shuffle problem of electric vehicles and the sensitivity to clearances // Electronics. – 2022. – V. 11, no. 11. – P. 1935.

2. Guercioni G.R., Galvagno E., Tota A., Vigliani A., Zhao T. Driveline backlash and half-shaft torque estimation for electric powertrains control // SAE Technical Paper. – 2018. – No. 2018-01-1345. DOI: 10.4271/2018-01-1345.

3. La C., Pocci M., Murphy P., Zitko O. NVH considerations for zero emissions vehicle driveline design // SAE Technical Paper Series. – 2011. – No. 2011-01-1545. DOI: 10.4271/2011-01-1545.

4. Syed F.U., Kuang M.L., Ying H. Active damping wheel-torque control system to reduce driveline oscillations in a power-split hybrid electric vehicle // IEEE Transactions on Vehicular Technology. – 2009. – V. 58, no. 9. – P. 4769–4785. DOI: 10.1109/TVT.2009.2025953.

5. Sainio J. Backlash compensation in electric vehicle powertrain: Master’s thesis. – Espoo: Aalto University, 2016. – 109 p. URL: https://urn.fi/URN:NBN:fi:aalto-201605122024 (дата обращения: 04.11.2024).

6. Förth M. Compensation of drivetrain oscillations in electric vehicles: dissertation. – Aachen: Shaker Verlag, 2020. – 94 p.

7. Pham H.T. Control methods of powertrains with backlash and time delay: doctoral dissertation. – Hamburg: Technische Universität Hamburg, 2019. DOI: 10.15480/882.2235.

8. Yonezawa H., Kajiwara I., Nishidome C., Hatano T., Sakata M., Hiramatsu S. Active vibration control of automobile drivetrain with backlash considering timevarying long control period // Proceedings of the Institution of Mechanical Engineers, Part D: Journal of Automobile Engineering. – 2021. – V. 235, no. 2-3. – P. 773–783. DOI: 10.1177/0954407020949428. URL: https://doi.org/10.1177/0954407020949428 (дата обращения: 04.11.2024).

9. Kim C., Huh K. Vibration control of automotive drive system with nonlinear gear backlash // Journal of Dynamic Systems, Measurement, and Control. – 2019. – V. 141, no. 12. – P. 121002. DOI: 10.1115/1.4044461.

10. Samsonovich S.L., Fedotov B.K., Rozhnin N.B., Goryunov R.V. Results of research on backlash compensation in a power electric drive by low-power electronic device // Acta Polytechnica. – 2022. – V. 62, no. 2. – P. 303. DOI: 10.14311/AP.2022.62.0303.

11. Lagerberg A., Egardt B. Estimation of backlash in automotive powertrains: theory and experiments // Mekatronikmöte, 2003. URL: https://urn.kb.se/resolve?urn=urn:nbn:se:hj:diva-6022 (дата обращения: 05.11.2024).

12. Галямов П.М. Снижение динамической нагруженности трансмиссии троллейбуса при трогании совершенствованием системы управления тяговым электродвигателем: дис. ... канд. техн. наук. – Минск, 2012. – 243 c.