隔振并行液压混合动力汽车中英文Word文档下载推荐.docx
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gasoline-electric混淆动力汽车存在种种配置,其中主要的有两种系列:
串、并联设计[16]。
尽管提高燃油经济性和淘汰污染,明显的劣势的gasoline-electric混淆系统由于其有限的力量的能力[8]。
最大的功率密度的电池是约莫2亿千瓦/公斤。
这个功率系数在较低的温度下急剧下降。
因此,它是唯一可行的为中小企业的车辆运用gasoline-electric系统。
这是由于这样的事实,即较大的车辆需要显著较大的电池的容量。
别的,维护历程的电池和电动机是昂贵的。
同时,电池是稀缺的金属,其中大多数在情况中是非常有害的。
液压油电混淆车技能的生长为重型车辆的替代措施。
液压驱动混淆动力系统的主要特征是他们的高功率密度[27]。
液压蓄能器的功效电池,它能够快速充电或释放非常高的压力,他们没有妥协的效率。
例如,在海拔5000磅压力、功率密度的一个累积为3亿千瓦/公斤,液压
泵/电机单元5千瓦/公斤[14,16,27]。
液压油具有遍及的事情温度:
从−54℃到236◦C。
这种技能也环保,因为没有有毒的化学制品被用于任何部件。
图1。
两个主要形态液压驱动混淆动力车辆[27]:
(a)并联,(b)串联
定期传输水分被用作液压流体,它们接纳后可以被用于液压混淆。
因此,液压油电混淆车技能适合重型车辆,例如穿梭巴士,制止了卡车和运输卡车的驱动所需要的高功率和刹车需要的巨大能量。
液压驱动混淆动力的主要身分是一种双重作用泵/电机(P/M),一个低压蓄电器(LP-A)和高压蓄能器(HP-A)。
液压驱动混淆动力汽车,如图1、2中存在配置:
并联和串联。
在并联设计,也就是水压发射协助(HLA)伊顿公司或水力发电以协助福特汽车公司,由液压系统(HSS)在并联集成的传动系统及格的车辆。
在其未来的加快度,主要的目标是为了获取了大量的能量来弥补在制动器和推动汽车时的消耗。
HSS可以被看成是一种附加的传统动力总成并无需任何根天性的厘革操纵。
当刹车时,车辆的动能被P/M收取液压油从LP-A到HP-A。
当踩油门踏板时,这个历程是颠倒的:
从HP-A液压流回LP-A使P/M事情,把液压能源转换成轮子的旋转运动。
在这个历程中,发动机的车辆仅有助于推进时,大部分的储存液压能源使用在这个系列的设计,就像在图1,传统的传动系的完全取代了流体线连接两个P/M的。
主要液压元件的形态是一样的并联设计。
引擎只提供输入扭矩经营第一个P/M。
流体的能量转移到第二个P/M、后部的变速箱。
液压能源转换参加旋转运动第二个P/M。
这第二个P/M也是连接到高与低的压力。
该划定命额的,在循环工况下的流体,是通往高压力和存储在那里。
反馈制动历程中设计了一系列相似的并联设计。
在一系列HHV发动机运转在其可能的最佳条件或被封闭通向更好的燃油经济性和污染更少。
液压油电混淆车技能正在研究在几所在美国、澳大利亚、丹麦,和日本的大学和学院。
研究HHV梅斯森和Stecki重型车辆模型等大众汽车和卡车[21]。
他们建一个再生的能源动力相似的并行设计如图1。
结果显示HHV相对付通例的车辆,他们有一个更好的燃油经济性。
作为这样的生长,FMTV液压驱动混淆动力汽车测试军队战术通过一系列的燃料试验。
最大加快度测试运行丈量效果的混淆化。
Kepner提议使用一HHV模型车如休旅车和小卡车[19]。
有7000磅汽车和150cc磅重的泵/电机、阐发表明,它是可能的,在环保署能源的都会和并联HHV系统中可吸收72%可利用的制动能源。
这个盘算是假设的。
一个理想的液压系统管路中没有能量损失液体的流动和储存。
汽车展示了在一个周期中更大利益更积极的驱动加快和刹车。
他的研究还表明,HHV
可能有较大的实用于修建的燃油经济性和在门路车辆性能。
最近,结果在美国情况掩护署(EPA)和它的合夥人证明了潜在的应用了HHV[14]。
他们接纳了有史以来第一次的SUV,一个涉水探险,拥有完整的液压驱动混淆动力传动系统如图1。
实验结果表明可以提高燃油经济性高达80%。
由于结合混淆燃料技能,从汽油机到柴油机一个30-40%的转换,效率提高了50%。
预计信息的加快/减速时间也显示性能优于传统的探险。
1.2HHVs的噪音和振动
如众所周知,混淆动力车辆运行现状的底子上,结合两种或更多的电力系统。
这些电力系统为汽车提供动力。
因此,在它的事情周期,每一个电力系统的两种状态分别是运作(操纵)和封闭(空转大概封闭)。
除此之外,汽车的动力正在经历和脱离那些电力系统,当他们打开或互换关掉。
大量的噪音和振动来自互换状态和脱离混淆动力车辆机制(30)。
Kepner指出,一个主要的问题与液压驱动混淆动力子系统是高水平的噪音和振动(19)。
部分原因是系统运行是以流体在高速度、高压力的状态下为底子。
峰值压力在高压蓄能器可以高达5000磅。
在制动时抽噪声明显。
噪声的主要来源来自经过泵/电机活塞泵口岸,并从液压阀的开启和封闭的时候。
噪音也可以由液压流体管道系统内。
Prek对噪声问题进行了系统的研究。
系统所产生的油管多少体(23)。
研究表明,多少参数确定了噪声的品级和特征。
另一方面,约翰逊等发起处置惩罚系统噪声问题在它的起源(18)。
噪音及振动创造内部泵/电机主要有两种差别的来源。
首先,汽缸压力的作用于活塞会产生P/M活塞内部的作用力。
第二,泵流量脉动而产生的压力颠簸会使噪音有所改变。
通过优化泵的多少体、流量脉动可明显低落为一个特定的条件,即一个特定的压力。
然而,在活塞的压力变革为液压系统[13]提出了综合评述:
边沿的差别的降噪设计功效,。
查抄指出为液压系统要考虑所有的重要性噪声源,特别是泵/电机单元。
因此,为了淘汰排放的总体噪音活塞泵/电机、流量脉动,活塞的力量和形式的时刻都必须予以考虑。
研究液压系统的振动与噪音问题已经限于提出潜在的解决方案去保持汽车所产生的噪音水平尽可能低。
自从振动与噪音问题仍然会影响液压油电混淆车技能的商业化,为了低落噪声和振动的流传,有效断绝液压系统的底盘是很重要的。
图2。
一个小型流量的阻尼调治器使用的示意图[6]
1.3隔振装置
一个主要的挑战是为了设计让他们的安装足够的刚度,以便他们能保持这两种结构在一起,使它们动态地柔和,以便他们能提供隔振[5]。
发动机橡胶(弹性)悬架是比力有效的要领去低落噪声和振动并进行了遍及的。
Akanda和Adulla应用进化盘算动力调谐悬架[7]。
这种调解方案,通过torque-roll-axis的要领,目的是为了提供最大的隔振,而不是淘汰悬架刚度、削弱振动刚体模式的动力。
这个想法是:
如果一个解耦的系统中彻底的解脱模式,沿着一个物理坐标只可激起一个模式。
动态刚度弹性悬架随着频率的增加能自己协调。
这个属性是一个主要的局限性的橡胶悬架。
液压悬架克服了的弹性质料悬架的缺陷。
它是公道的设计了一个液压悬架拥有显著增强的静态刚度,与弹性质料悬架相比要小得多。
这种悬架在某一特定频率的动态刚度(陷波频率),可调谐到主要的频率振动源。
这种悬架在陷波频率提供最佳的隔振(陷波深度)。
然而,这种悬架的断绝性能随共振频率而低落。
这是理想的传输峰值,共振频率尽可能小和陷波深度尽可能靠近零。
在一些应用中仅仅被动悬架是不敷的。
作为一个例子,本田公司最近发明了一种主动悬架作为气缸引擎技能[17、22]的一部分。
当六缸发动机运行时,这悬架能减轻通过扭矩颠簸引起的振动,使三缸到达更好的燃油经济性。
这液压悬架结合了液压阀线性传动装置,并有前馈赔偿的控制方法。
这个控制器,凭据发动机的脉冲来预计相位和水平的振动和调治每个悬架执行器内的作用信号。
半主动悬架是吸引人的减震器,因为他们已经具有主动和被动悬架的优势。
磁流体可以被用来实现半主动隔振器[10]。
这些控制同位素示踪剂是由微米巨细流体铁颗粒悬浮在液体的载体。
磁流体在磁场作出反响并改变他们的流变特性。
Ahn等,提出了利用磁流液体提高流体振动的性能[2-4]。
在这个观点,磁流液体被用在阀门模式。
利用模拟的底子上,阐发了磁流变观点上提供了一个遍及的分散频率。
Ahn和他的同事们开发和安贞焕试验研究了磁流液压悬架(如图2)为了精确汽车上的应用来取代目前使用的悬架,布满了高粘度硅酮油[6]。
Stelzer等显示了半主动隔振效果,彬格莱先生的流动模式,可以低落噪声和在汽车振动通报性[26]。
差别的振动输入被认为是包罗单独打击、震动或频率的范畴。
图3。
整车模型并联的液压驱动混淆动力汽车
磁流液体通过磁场的转矩来控制和悬挂控制器的断开。
Ye和威廉姆斯先生(29岁)在利用流体制动控制系统扭转振动的旋转。
在他们研究、磁流变制动器是作为被动大摩擦阻尼器的模型。
他们的实验结果在两种模式、扭转振动幅度明显低落。
然而,在一个大的控制型号性能优于被动恒流模型。
在这篇文章中,一个减震系统结合了被动元件和半主动元件(弹性体),通过仿真研究,为了淘汰噪音及液压(HSS)子系统车身上的振动率,为了到达这一目的,在矩阵实验室中开发了一个动态模型。
这个模型代表了传神的运动偏向的系统,包罗沿着x、y、z轴旋转的三对这些轴线平移的六个偏向。
一个悬挂控制器被设计以到达最优性能的悬
2.建模
为了研究振动特性的液压驱动混淆动力车辆,在数学模型使用SimMechanics东西箱。
该模型包罗三个刚体即汽车底盘、液压子系统(HSS),汽车引擎。
每个车身各有其自身的质量、重心(CG)和惯性矩。
这个底盘是连接到地面上通过四个悬挂系统阻尼弹簧,包罗被转动簧和减震器,即恒定的刚度和阻尼系数。
这个液压子系统通过四个磁流变悬架连接到底盘。
发动机通过三个磁流变悬架被连接到底盘。
因此,液压子系统和发动机架有能力改变他们的阻尼特性。
除此之外,一个非常强硬的弹簧是用来描述金属制的驱动轴与引擎和液压子系统的连接。
每一个车身能移动在三个平移偏向和三个旋转偏向。
图3所示的整车模型的并行液驱混淆动力车辆。
在此模型的底子上,重型车辆物理参数的车身规格如福特F-350。
振动引发模型利用外部力量不停地作用于液压系统。
在仿真模型,该激为代表的线性调频信号,通过一系列的频率的蔓延赐与特定的幅度。
在液压驱动混淆动力汽车、液压系统作用于传动轴,引擎的每分钟转速是介于0和2000导致振动引发电压在0到300赫兹范畴。
3.隔振系统的控制
研究了对磁流变系统差别的控制算法,。
克洛斯比商业实习班修完介绍,Karnopp,他的悬挂控制已经适应和改进事情与大量的隔振系统应用[12]。
如图
4,阻尼器牢固的连接参照在虚构的天空中翱翔。
与他的悬挂控制相比,在隔振系统的性能,一个更好的隔振系统的整体从底子到完成。
赖克特先生使用这个悬挂控制器在汽车座位悬浮器使用[24]。
对控制阻尼器打开或封闭的状态,一个精简的汽车模型被结构用于应用该控制器。
仿真结果表明了实质性的进步的可能性低落于车辆演习德重型卡车的质料。
然而,该研究表明,可能导致更大的身体大悬架加快度峰值,和要求越发苛刻的骑乘控制。
Choi等提出了圆柱磁流乘用车悬架阻尼器[11]。
他们在全车辆模型用流动阻尼器。
介绍了H无限控制器来应付变革无常的系统。
对付碰撞的振动,结果显示控制器能够显著地改进隔振。
对随机振动引发的效果也很显著的悬架。
该控制器应用于该研究是基于悬挂算法。
可以设置一个磁流液压悬架的两个状态打开或封闭。
目前还没有被提供应它,悬架就封闭。
在这种情况下,悬架的被动阻尼代价有最低。
当电流不停流向悬架,它是导通状态并具有被动阻尼的最高代价。
在经营筹划,该控制器确定哪种状态是在悬架被打开或封闭,目前为了到达最好的隔振系统。
该控制器的悬置依赖产物的速度的引擎和底盘。
同样,该控制器,使用该产物。
高速钢悬架的速度和底盘的高速钢作为参考代价。
控制算法,该算法在下面解释两个条件。
P/M悬架如下控制:
如果Vchassis•VHSS在<
0
如果Vchassis•VHSS>
同样,发动机悬架控制状态为:
如果Vchassis•VEngine在<
如果Vchassis•VEngine>
图4。
理想的悬挂配置改编成的一个大悬架
4.仿真结果
在本节中,隔振仿真的结果要领被证明。
在模拟中,液压泵/电机是兴奋与线性调频信号的频率与范畴从0到300赫兹。
这一研究的目的是去找到解决问题的噪音HHV联系在一起,这是由于液压子系统(HSS)的操纵引起的。
为了到达这一目的,运动的底盘、泵/电机(如下)。
并对发动机(HSS)记载观察的效率,低落振动的磁流率。
为了确保搭客舒适,减轻的底盘和引擎的振动是非常重要的。
在提交结果图显示,在悬架有四种情况下的振动响应的四个情况阻尼配置。
这些差别组合代表了被动,半主动悬架。
图5、6、7个分别出现的是发动机,底盘在差别阻尼情况的悬架系统的状态。
图5。
在时间域液压系统管路的位置(HSS)
图6。
在时间域引擎的位置
可以看出,在引擎处磁流悬架的结构和在P/M的被动悬架没有显著低落位移振幅。
当在P/M使用磁流悬架并在发动机使用被动悬架时,位移振幅明显下降。
另一方面,振动是明显淘汰,当安装磁流悬架在P/M和引擎。
值得注意的是用这个配置,创建时间也显著缩短。
在第一周期之后,对振动迅速淘汰,并稳定之后的又一个周期。
图5、6、7也显示了在底盘中液压系统和引擎的时间特性之间的差别。
在P/M和发动机颤抖时从振动转变到稳态那样,底盘是平稳的。
这种现象是由于这样的事实,即当磁流悬架起一个大的作用,悬架在车身上提供大量的阻尼力。
于大多较小的底盘相比,液压系统和发动机显示了高抗振力。
然而,这种振动是微弱的不敷够的影响P/M和发动机的性能。
通过悬架所提供的力量和加快度在时间域中绘制如图8和图9。
变革的响应从0.4过渡到1.3秒之间的关联与P/M和发动机的位移显示在图5和图6。
图8和图9也表明,与悬挂控制器悬架能够提供足够高的阻尼力,可以迅速淘汰身体的振动。
图7。
在时间域底盘的位置
图8。
加快度的P/M在时间域(a)和力量由P/M架在时间域
在这项研究中,除了在时间域的运动,还通过悬架的频域促使通报力作为一个尺度进行评估业绩的悬架配置。
当在P/M安装磁流悬架并在引擎安装被动悬架,通过P/M机架的通报率显著下降如图10。
然而,在这个配置,通过悬置底盘的通报率是非常高的,特别是在最后的岑岭曲线如图11
图9.引擎的加快度在时间域(a)和悬架所提供的阻力在时间域(b)
图10。
通过安装在底盘的液压系统(HSS)机架的通报力
如果在发动机使用磁流悬架并在P/M架保持被动悬架,图11表明发动机架的振动被改进,图10显示一个通报力通过P/M架时相反的结果。
比力所有被动悬架的性能,曲线已明显低于所有半主动悬架的第一个岑岭,次级岑岭和同样震级的三级岑岭。
这个力曲线的所有半主动悬架是理想的。
因为它维持整个操纵系统频率范畴在低振幅。
在液压系统和底盘发动机中的隔振装置,在P/M和发动机悬架中使配置和低通报力都处于最好的妥协状态。
图11。
通过底盘悬架的通报力
5.结论
在这项研究中,探讨了液压驱动混淆动力汽车自然振动的问题。
3项车身仿真模型,包罗车身的底盘、发动机、液压系统(HSS)显示的行为和悬架的反响。
液压系统兴奋的线性调频信号,其频率范畴从0到300赫兹。
通过P/M架和发动机架振动被传送到底盘。
P/M架和发动机架使用磁流变流体以致他们能胜任阻尼特性的变革。
在这项研究中,也可以接纳被动悬架或半主动悬挂控制。
接纳悬挂控制可以打开或封闭在磁流悬架上依据对算法底子上的两个连接车身的作用。
结果表明,为了有效断绝底盘的振动,具有悬挂控制的半主动磁流悬架都因被用于液压系统和发动机。
半主动悬架能迅速淘汰振动和维持所有的车身在较低振的运动。
当在P/M架和发动机使用半主动磁流悬架,在液压系统和发动机中从振动到稳态的转换是不平稳的。
然而,粗糙度对液压系统和发动机的性能微不敷道的。
仿真结果也表明了磁流悬架在时域和频域的算法有效性。
命名
3-D三维立体
C阻尼系数
cc立方厘米(s)。
C.G中文重心
dir.偏向
DOF自由度自由度
EPA情况掩护局
FEA有限元阐发的有限元阐发
g重力加快度
HEV混淆动力电动汽车
HHV液压驱动混淆动力汽车
HLA水压发射协助
HP-A高压蓄能器
HHS液压系统
LP-A低压蓄能器
P/M泵/电机
SAE社会的汽车工程师。
SUV运动型多用途车
1.2外文原文
Vibrationisolationforparallelhydraulichybridvehicles
Abstract:
Inrecentdecades,severaltypesofhybridvehicleshavebeendevelopedinordertoimprovethefueleconomyandtoreducethepollution.Hybridelectricvehicles(HEV)haveshownasignificantimprovementinfuelefficiencyforsmallandmedium-sizedpassengervehiclesandSUVs.HEVhasseverallimitationswhenappliedtoheavyvehicles;
oneisthatlargervehiclesdemandmorepower,whichrequiressignificantlylargerbatterycapacities.Asanalternativesolution,hydraulichybridtechnologyhasbeenfoundeffectiveforheavydutyvehiclebecauseofitshighpowerdensity.Themechanicalbatteriesusedinhydraulichybridvehicles(HHV)canbechargedanddischargedremarkablyfasterthanchemicalbatteries.Thisfeatureisessentialforheavyvehiclehybridization.OneofthemainproblemsthatshouldbesolvedforthesuccessfulcommercializationofHHVistheexcessivenoiseandvibrationinvolvingwiththehydraulicsystems.Thisstudyfocusesonusingmagnetorheological(MR)technologytoreducethenoiseandvibrationtransmissibilityfromthehydraulicsystemtothevehiclebody.InordertostudythenoiseandvibrationofHHV,ahydraulichybridsubsysteminparalleldesignisanalyzed.ThisresearchshowsthattheMRelementsplayanimportantroleinreducingthetransmittednoiseandvibrationtothevehiclebody.Additionally,locationsandorientationsoftheisolationsystemalsoaffecttheefficiencyofthenoiseandvibrationmitigation.Insimulations,askyhookcontrolalgorithmisusedtoachievethehighestpossibleeffectivenessoftheMRisolationsystem。
Keywords:
Hydraulichybridvehicles,noiseandvibration,transmissibility,magnetorheologicalfluids
1.Introduction
Hybridvehiclescombinemorethanonesourceofenergyforpropulsiontoachievehigherfuelefficiencyandlowerpollution.Thesimplestexampleisthemotorizedpedalbike(moped)whichutilizesahybridizationofelectricmotorandhumanmuscles.Nuclearenergyandelectricsourcesarecombinedtoprovidepropulsionforsubmarines.Recently,gasoline-electricpassengervehicles,orhybridelectricvehicles(HEV),havebecomepopular.Variousconfigurationsexistforgasoline-electrichybridvehicles,andthetwomainonesarese
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