轿车电磁制动与摩擦制动集成系统的性能试验

利用所研制的电磁制动与摩擦制动集成系统试验台,进行了不同空气间隙、不同最大通电电流、不同电磁制动器线圈匝数以及不同制动盘材料时的集成系统联合制动力矩对比试验,研究了联合制动力矩、电磁制动力矩与摩擦制动力矩三者关系以及各参数对电磁制动与摩擦制动集成系统的影响.结果表明:气隙、电磁线圈通电电流、电磁线圈匝数以及制动盘材料等均对集成系统总制动力矩大小造成影响;综合考虑性能、安装2方面因素,可以选择的参数为气隙2 mm,电磁制动器线圈的最大通电电流为15 A,电磁线圈匝数为820×4,制动盘材料采用铜材质;对于整车总质量超过1 200 kg的车辆,线圈最大通电电流可以增大至25 A.     

摩擦式制动器与非接触轮边缓速器集成系统仿真分析

为了有效提高轿车制动效率,建立了摩擦式制动器与非接触轮边缓速器集成系统控制模型,获得了缓速器制动力矩和集成系统总制动力矩随车轮转动角速度的变化关系;提出了通过脉冲宽度调制调节缓速器线圈通电电流从而改变集成系统总制动力矩的方法。利用建立的系统控制模型和控制策略对汽车制动性能进行仿真。仿真和实例分析表明,与传统的制动系统相比,摩擦式制动器与非接触轮边缓速器集成系统使制动时间缩短3.7 s,制动距离减少76.8 m。     

带有制动能量再生系统的公共汽车制动过程

带有制动能量再生系统汽车的制动过程与传统汽车的制动过程有所不同．通过对城市公共汽车再生制动力矩和车轮液压制动模型的分析,把再生制动力矩折算成相应的液压制动踏板行程．从而使再生制动力矩产生的制动感觉和液压制动感觉一致．对纯再生制动模式、紧急制动模式和一般制动模式三种情况下的制动距离进行分析计算,提出了城市公共汽车再生制动的控制策略．结果表明,制动安全主要取决于紧急制动距离,而制动能量回收的多少主要取决于纯再生制动模式和一般制动模式下的制动距离．推导出的紧急制动距离公式在设计带有能量再生制动系统汽车时,可用于计算、校核其制动安全距离．     

基于电磁作用增强列车黏着力的研究

针对高速列车在进一步发展过程中面临的轮轨黏着力不足的问题,基于电磁作用原理,提出一种电磁增压装置,利用电磁线圈在车轮和钢轨之间产生吸力,增加列车黏着力。首先建立电磁增压装置基本结构模型,进行电磁吸力计算,仿真分析研究列车速度、励磁电流、缠绕线圈形状和匝数分布、线圈距轨面高度等对电磁吸力的影响。研制了电磁试验装置对模型进行试验,验证了电磁场仿真结果的准确性,得到电磁吸力随速度、电流、线圈距轨面高度、线圈形状变化的规律。结果表明电磁增压装置能满足不同速度阶段的增加黏着力需求,并在需要时可对车轮添加反向励磁电流进行消磁。研究表明通过合理调节励磁电流大小可实现对转向架各车轮电磁吸力的稳定控制,可有效改善列车运行平稳性,提高列车运行的安全性。     

大间隙磁力传动系统驱动力矩的计算方法

提出了行波磁场驱动的大间隙磁力传动系统,通过磁场分析,以系统电磁体4个磁极状态之一的NS(电磁体左极表示为N,右极为S)为例,对电磁体的空间磁场分布进行研究,建立了系统空间磁场数学模型;通过数值计算和推导,建立了系统驱动力矩计算模型;以Matlab为平台对大间隙磁力传动系统的驱动力矩计算模型进行解析求解,并应用ANSYS软件对系统的驱动力矩进行仿真.研究结果表明:通过增加线圈匝数、线圈通电电流和永磁体磁化强度,减小电磁体和永磁体间耦合距离,将电磁体和永磁体的相对位置沿y方向两侧(左侧或右侧) 置于5～10 mm范围内等方法,可提高系统的驱动力矩.     

双喷嘴挡板电液伺服阀力矩马达电磁特性研究

针对双喷嘴挡板电液伺服阀力矩马达电磁特性对衔铁受力响应影响问题,采用有限元技术,利用CST软件建立了力矩马达电磁特性仿真模型.设置不同线圈匝数和不同磁流体层厚度等边界条件,分别研究了力矩马达在基本结构组件条件下和对力矩马达内加入磁流体条件下的电磁特性.结果表明:在相同电流条件下在力矩马达内引入磁流体或增大线圈匝数都可增大衔铁所受电磁力,提高力矩马达电磁性能.     

车用电磁耦合式飞轮储能装置的性能

鉴于电磁转差离合器动力传递零摩擦、无冲击及可调速等优点,提出了一种新型飞轮储能结构-电磁耦合式飞轮储能系统。文中阐述了减速状态(制动或滑行)下,装有飞轮储能装置汽车的能量转换路线;设计电磁转差离合器双闭环控制器,实现磁极轴转速的快速响应。基于Simulink软件定量分析制动过程中电磁耦合式飞轮储能装置的能量回收效率及其影响因素,并搭建模拟运行试验平台,验证电磁转差离合器无级调速对能量回收效率的影响。结果表明:不同制动初速度下飞轮储能装置能量回收效率稳定在33.6%,Simulink模型中电磁耦合式飞轮储能装置及控制器是合理的;电磁转差离合器调速时,能量回收效率可达到最高。     

电磁耦合谐振式无线电能传输实验研究

搭建了一种电磁耦合共振原理的无线电能传输装置,介绍了电磁耦合共振式无线电能传输原理,测量了线圈不同耦合距离下的输出电流和输出功率,获得了其关系曲线,并进行了分析.实验结果表明,在0~8 cm范围内,该装置能够有效进行能量传输,可靠性好、电路简单、成本低.     

板坯电磁制动器的设计

阐述了电磁制动的原理,设计了电磁制动的基本结构,冷却系统以及装配方案.改进了线圈的结构设计,增强了电磁制动效果和节约了电能的消耗.对板坯电磁制动与冶金效果的关系进行了研究.结果表明,在恒稳电磁场作用下,钢液内形成的与钢液流动相反的电磁力可有效地控制钢液流动,稳定液面波动,有利于夹杂物的去除,减少气隙,改善板坯钢材的结晶组织的形成,提高板坯的质量.     

板坯电磁制动器的设计

阐述了电磁制动的原理,设计了电磁制动的基本结构,冷却系统以及装配方案.改进了线圈的结构设计,增强了电磁制动效果和节约了电能的消耗.对板坯电磁制动与冶金效果的关系进行了研究.结果表明,在恒稳电磁场作用下,钢液内形成的与钢液流动相反的电磁力可有效地控制钢液流动,稳定液面波动,有利于夹杂物的去除,减少气隙,改善板坯钢材的结晶组织的形成,提高板坯的质量.     

电磁钢轨探伤提离补偿方法研究

针对装备于列车车辆的电磁钢轨探伤装置的设计难点,特别是如何抑制由车辆运行波动导致的传感器提离波动,应用电涡流测距技术设计了提离补偿方法,探伤时电涡流测距线圈动态输出提离距离的变化,由提离距离计算探伤线圈输出值的动态补偿系数,动态修正探伤输出值. 对电涡流测距补偿线圈进行了电磁场有限元仿真及提离补偿的实验室测试. 对比测试结果表明所设计的提离补偿方法可使电磁探伤线圈的输出波形在有无提离波动的情况下基本保持一致.      

新型电磁制动漏斗形结晶器内复杂行为的数值模拟

针对漏斗形结晶器的不规则外形开发了新型电磁制动装置,建立了三维物理模型和数学模型.分别借助ANSYS模拟了电磁场,FLUENT模拟了钢液湍流、传热以及凝固.磁场计算结果通过线性插值导入流场,采用等效比热容法处理潜热.钢液拉坯速度为5.5 m/min,水口浸入深度为300 mm.研究了新型电磁制动装置相对结晶器的位置高度和磁动势对钢液流场、温度场及凝壳的影响.结果显示,新型电磁制动装置上表面距离自由液面为250 mm时的制动效果要好于300 mm的情况.对于所选取的流场参数而言,磁动势为8 kA.n即可,磁动势过大会消耗更多的电能,造成不必要的浪费.     

固定支点式制动器制动力矩数字模型的研究

汽车制动系是汽车重要的系统,直接关系到汽车行驶的安全性,汽车的制动距离主要由制动器的摩擦付控制,形成制动器制动力矩的数学模型是评价制动器制动效率高低的主要指标,同时为设计ＡＢＳ防抱死系统打下了良好的理论基础。     

汽车ABS虚拟样机仿真与制动性能的研究

对汽车ABS制动系统进行了虚拟样机仿真研究.采用滑移率为控制参数,应用MATLAB与ADAMS联合仿真,实现了ABS的实时控制功能.在同一虚拟样机模型的基础上,进行了车速与制动距离的仿真,结果表明,汽车制动前的速度与制动距离呈二次函数关系.讨论了三、四控制通道控制对汽车的制动方向稳定性和制动距离的影响:紧急制动时,四通道独立进行制动压力控制的ABS系统可获得最短的制动距离,而三通道前轮独立控制后轮低选控制的ABS系统制动距离相对来说要大;但在不对称路面上紧急制动时,三通道控制的汽车偏转力矩较小,方向稳定性更好.     

四轮轮毂电机电动车自适应巡航控制研究

论文以四轮轮毂电机电动车为对象,研究了综合考虑理论安全距离与实际距离之差、两车相对速度的模式切换控制和再生制动的自适应巡航控制(ACC)策略。该控制策略将ACC分为跟随前车模式、定速巡航模式和匀速行驶模式,设计了包括理论安全距离算法、驱动力矩控制算法、制动力矩控制算法的自适应巡航控制器,通过再生制动对制动能量进行回收,并基于驾驶模拟器实验台设计典型工况对控制策略进行实验验证。结果表明：设计的自适应巡航控制策略能够使本车安全跟随前车,提高驾驶舒适性,实现再生制动控制。     

一种高性能电磁超声传感器线圈背板及其优化设计

为提高电磁超声传感器换能效率,对电磁超声横波传感器的线圈背板进行了优化设计。首先通过实验方法研究了线圈背板厚度对超声信号的影响,然后通过有限元仿真软件对采用羰基铁粉作为线圈背板时的磁场分布进行了仿真,最后通过实验比较了线圈背板优化前后横波传感器的信噪比和提离距离。结果表明:电磁超声横波传感器中线圈背板的最佳厚度为1.5~2.0 mm;采用长度和宽度尺寸与线圈工作区域相同的羰基铁粉作为线圈背板能显著增加传感器工作区域的磁场强度;与采用非导磁性材料作为线圈背板相比,采用优化后的羰基铁粉背板可使传感器的信噪比增加约1倍,提离距离增加约1 mm。     

AMT重型车辆制动控制策略分析

在对车辆制动过程进行力学分析和机械自动变速重型车辆降挡和不降挡两种制动控制策略的比较基础上,提出了在不降挡的前提下,当发动机辅助制动力矩影响行驶稳定性时分离离合器;当车速降低到发动机辅助制动力矩不影响行驶稳定性时接合离合器的控制策略.并对制动过程中分离离合器后是否再次接合离合器这2种情况下制动时的制动减速度、制动时间和制动距离进行比较分析.分析表明当发动机辅助制动力矩不影响行驶稳定性时,接合离合器可明显减少制动时间和制动距离.     

电磁旋转涡流制动器制动力矩控制

研究了电磁旋转涡流制动器制动力矩控制方法。利用磁路分析法得到了制动力矩的计算公式,以及制动力矩与励磁电流及列车速度的数学关系,从而确定制动力矩控制系统的总体方案,阐述系统工作原理,说明系统各主要组成模块,建立其仿真模型,并根据系统总体方案完成模块集成。介绍了PID(比例-积分-微分)控制、模糊控制、模糊自适应PI控制3种制动力矩控制算法,说明控制器设计步骤。完成仿真计算,并对结果进行对比分析。结果表明,相对于开环控制,3种控制算法都能有效地控制制动力矩。此外,无论是系统瞬态性能指标,还是稳态性能指标,都是模糊自适应PI控制表现最佳,模糊控制次之,PID控制相对最差。     

四轮轮毂电机电动车自适应巡航控制

以四轮轮毂电机电动车为对象,研究了综合考虑理论安全距离与实际距离之差、两车相对速度的模式切换控制和再生制动的自适应巡航控制(ACC)策略。该控制策略将ACC分为跟随前车模式、定速巡航模式和匀速行驶模式,设计了包括理论安全距离算法、驱动力矩控制算法、制动力矩控制算法的自适应巡航控制器,通过再生制动对制动能量进行回收;并基于驾驶模拟器实验台设计典型工况,对控制策略进行实验验证。结果表明:设计的自适应巡航控制策略能够使本车安全跟随前车,提高驾驶舒适性,实现再生制动控制。     

基于磁流变效应的汽车ABS制动器性能研究

为了解决汽车传统摩擦式制动器存在的缺陷,并为汽车自动驾驶等主动控制提供更多参考,利用磁流变液体在施加磁场时会发生磁流变效应的特性,设计一款前轮磁流变制动器,推导出制动力矩公式,并将模糊控制和滑模变结构控制有效结合,设计汽车ABS模糊滑模变结构控制器。利用Simulink软件对基于磁流变效应的汽车ABS制动器进行建模仿真,得出滑移率、车速-轮速、制动力矩和制动距离仿真曲线。结果表明,通过合理控制施加在制动器磁流变液体上的磁场强度,可较好实现汽车ABS制动要求。