1、4.1飛輪慣量匹配方法的研究方法1. 混合動力車輛道路行駛模型:車輛行駛阻力公式為：Ft二FfFwFjFj（4-1）其中Fj二m-dV是車輛行駛慣性力，v（m/s）是車輛行駛速度。臺架測試時主要利用電力測功機模擬電動車輛行駛受到的空氣阻力、滾動阻力和爬坡阻力，而慣性力和轉動慣量主要由機械飛輪實現加載。首先建立兩種模型，一種是道路上行駛的車輛驅動系統牽引模型，一種是臺架測試的牽引系統轉動模型，通過兩種模型分析，研究車輛動力驅動系統在臺架測試時的慣量匹配方法。車輛道路行駛模型可以簡化為圖4-1的形式，發動機/電機通過變速傳動（變速器和主減速器以及差速機構）牽引車輪克服道路阻力行駛。厶離合器發動機電

2、機變速傳動（kv車輪圖4-1車輛道路行駛模型圖4-1中，*為輸出轉速（rad/s），J1為發動機/電機轉動慣量，J為折算到發動機/電機軸上的車輛慣量；v為車輛行駛速度（m/s），i為車輛傳動比。車輛在道路上行駛時，動能可以表示為：Er4m72j<mt2"Jj'2（4-2）其中Ji和是車輛上其它旋轉部件的轉動慣量和旋轉角速度。為了便于分析和計算，將車輛旋轉質量的慣性力偶矩轉化為平移質量的慣性力，引入質量換算系數、，由此，上式可以簡化為：12Ermv（4-3）22. 的選擇計算車輛慣量的簡單方法是利用車輛質量換算系數將旋轉慣量轉變為平移慣量。多種因素與的大小有關，如車輪旋轉

3、慣量、齒輪旋轉慣量等，一般情況可以使用公式（4-4）計算-。一1丄二埠）mr(4-4)VJw二Jw1Jw2是車輛上所有主動旋轉部件和被動旋轉部件的慣量之和。不同的車輛具有不同的傳動比，因此具有不同的，表4-1是不同內燃機車輛不同擋位對應的值。表4-1質量換算系數、:的數值VelhcleTypeio6123斗5123斗5Car4.103.S42.051351.001.431.141.0B106BMW2BOOCar3453.852.1213&1.001371.14LOS1.06BENZMB600Csr3.323.9E2,461,58too1.271.121.0541.04BENZTruck

4、4.886.113.241191.471.001.41.151.091061.05BENZBvis5.637,512,301.39LOOl.&l1.18LOB1.04103可以看出，擋位越高，對應值越小，一般在直接擋時；=1-1.5，具體數：值可以根據公式（4-4）計算得到。3. 車輛動力驅動系統的臺架測試模型圖4-2為車輛發動機/電機臺架測試時的配置，其中Jl1、Jl2、Jl3和Jl4是四個聯軸器的慣量；Jst為轉速轉矩傳感器的慣量；Jk為齒輪箱旋轉部件的慣量；Jz和Jb分別是增/減速箱中主動齒輪和被動齒輪的慣量；Jd為測功機轉子的慣量；i定義為增/減速箱的減速比；Jin是機械飛輪的

5、慣量，與圖4-1的車輛道路行駛模型對比，臺架測試要保證發動機/電機軸的轉速以及加載到發動機/電機軸上的轉矩和慣量應該與車輛在實際道路上行駛時的值一致增俺箱圖4-2車輛動力驅動系統的臺架測試模型測功機Wt采用機械慣量模擬車輛在實際行駛過程中的慣性阻力Fj，同時也注意到，在從事臺架測試時，臺架上的其他傳動部件也將其慣量加載到了主動軸上，根據圖4-2，建立臺架測試過程中的動能公式：Et=Emt'Est'Ede'Ein'Ed'E|iE|2'E|3'Eg=1（J1冷（J12=2（J11（J12JstJl1JstJl1JstJl1Ja)t11'

6、;J|2t-(Jin'Jd'J|3-J|4)(mt)222i21COmt2J|2JzLmtQJinJdJ|3'J|4'Jb)(屮)I.JinJdJ|3J|4JbJ|2Jzi2It12=2J，mt（4-5）其中Emt為發動機/電機動能；上增減速箱動能；*飛為旋轉角速度；機所具有的動能。El2、El2、El3、Est為轉速轉矩傳感器動能；E.為機械飛輪慣量動能;Ede為臺架Ed為測功E14為四個聯軸器的動能，其中：J=JiJJiJstJ11J12JzJ23（4-6）2i以上慣量都可以在計算得出。在實際測試過程中，考慮到J|J|2J|3J|4JstJbJz的數值很小，

7、公式（4-6）可以簡化為:J：7（4-7）i令公式（4-3）與公式（4-5）相等，即E二Et，得至V：v2J二、m()(4-8)-'mt將上式角速度-mt用轉速nr/min替代，并將v（m/s）改變為ua建立飛輪慣量匹配圖（根據方法一）則公式（4-8）表示為：U2J=7.0433、.m(丄)2n(4-9)根據汽車理論可知：rn(4-10)ua-0.377ig'b即：uar=0.377nigi0(4-11)則可得：r2J=7.0433、m(0.377)2二ig-i05(丄)2(4-12)igi。結合公式（4-7），可以計算測試平臺應該配置的飛輪慣量大小。基于公式（4-9），可以建

8、立慣量三維匹配圖（圖4-3），其中兩個橫坐標分別為為車輛等效質量-：m、車輛道路行駛速度和發動機/電機軸旋轉速度的比值山/n，縱坐標為慣量J米用對數表示公式（4-9）(4-13)(4-13)InJ=1.9521InCm)2ln(ua/n)基于公式（4-13）可以得到對數坐標的慣量匹配圖（圖4-4）以上匹配慣量只認為測試平臺上的飛輪具有慣量，其他部件，如軸、聯軸器和齒輪等的慣量完全忽略，這是考慮到機械飛輪慣量在測試平臺上是主要慣量，遠大于轉軸和其他小型轉子部件慣量的緣故。三錐慣量匹配圖200200150502000圖4-300o.oi002OOG0050.04Ua/n(生雯二100012U008

9、0005m伽嚴。三維慣量匹配圖_基于對數坐標的慣量匹配圖100tTTTTTTTTTTTTTTTTTTTTTTTTTTTTTTTTTTTTTTrTTTTTTTITTTTTTTTTTTTTTTTTTT'_基于對數坐標的慣量匹配圖100tTTTTTTTTTTTTTTTTTTTTTTTTTTTTTTTTTTTTTTrTTTTTTTITTTTTTTTTTTTTTTTTTT'3020101.0071.0070.40.10.X2Ua/n0.021.6m=e00kg2-1000kg3:6m=2000kg4:6mF=3000kg5:Em=4000kg6:6in=5000kg7:5m=6OOOk0

10、0.5m=7OOOkg9-6m=8000kg圖4-4基于對數坐標的慣量匹配圖方法整車慣量包括整車平移質量的慣量、車輪的轉動慣量和主減速器的轉動慣量，驅動系統的轉動慣量等。表模擬需要考慮的汽車元件。動慣量，驅動系統的轉動慣量等。表模擬需要考慮的汽車元件。4-2列出了試驗臺設計時，進行慣量表4-2需要慣量模擬的汽車元件1發動機2電機3變速器斗萬向傳動軸5樓車質量6牟輪、壟速器.車軸其他試驗臺1：沒出現的車輛元件參照圖4-5，整車慣量等效計算的任務是將整車平移質量m、前后車輪的轉動慣量Jwf和Jwr，以及差速器的轉動慣量Jd轉換成主減速器輸入軸的當量轉動慣量，即主減速器輸入軸處的當量轉動慣量是整車平移質量m、前后車輪(4-14)kgm2；的轉動慣量Jwf和Jwr以及差速器的轉動慣量Jd各自當量轉動慣量