汽车缓速器的能量存储设计理论

随着汽车保有量的持续增长,环保、能源、安全问题越来越引起人们的重视。缓速器是利用电磁感应原理实现汽车制动的一种辅助制动装置。该文在分析缓速器结构和制动原理的基础上,设计了一种能量储存式缓速器,可在实现汽车辅助制动的同时将制动能量转换为电能进行储存,当汽车再次启动或加速时,能将储存的电能释放,解决了传统缓速器将制动能量转化为热能而浪费的弊端,有利于提高车辆的燃油经济性和行驶安全性,具有较广的应用前景。     

车用永磁式缓速器电磁场分析方法

分析了新型行车辅助制动装置-永磁式缓速器制动机理,提出了永磁式缓速器磁路计算模型,由Maxwell方程导出了导体产生电涡流场定解问题.采用有限元法建立了分析模型,通过对有限元分析结果和试验仿真结果进行对比,说明本文的分析模型和计算方法是有效的方法,可用于工程实践.     

发动机缓速器整车性能计算及试验验证

针对国内外辅助制动装置性能的显著差异问题,基于整车性能理论研究了发动机辅助制动扭矩、车轮辅助制动扭矩和车轮辅助制动驱动力等缓速器重要性能指标及其相互关系,以一重型牵引车为实例对发动机缓速器辅助制动性能进行计算及试验验证,为后续车型开发的前期匹配和后期验证提供了一定理论基础．     

一种制动力矩可分挡的永久磁铁式缓速器

江苏大学的“一种制动力矩可分挡的永久磁铁式缓速器”技术被授予国家实用新型专利．实用新型以永久磁铁作为磁源的车用缓速器，特指一种制动力矩可分挡的永久磁铁式缓速器．设有一套制动装置，包括一个安装在发动机输出轴上的鼓形转子，一个固定在变速箱上的定子．定子部分主要包括磁铁保持架、固定磁铁支架、活动磁铁支架、永久磁铁及操作机构．磁铁保持架内有两列磁铁，其特征在于每排磁铁有若干组永久磁铁，每一组磁铁由多块极性排列相同的磁铁组成，各组磁铁之间的磁极交替反向排列，各自固定在磁铁支架上．该结构紧凑简单，易于实现．通过改变永久磁铁工作的磁极组数，设置若干制动挡位，使永磁式缓速器根据车辆实际情况的需要提供大小不同的制动力矩．     

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。     

自励式缓速器制动力矩控制方法

为实现自励式缓速器制动力矩的智能化控制,以流过励磁线圈的电流为基准划分了制动力矩档位,提出了以可控硅导电角为控制对象的制动力矩控制方法.分析了励磁线圈驱动电路及可控硅导电角触发电路,并基于可控硅导电角时序图,推导了各种档位下可控硅导电角的计算公式及低车速时最高档位判别公式,为实现自励式缓速器制动力矩的智能化控制提供了理论指导.试验测试结果表明,自励式缓速器可基本上实现制动力矩控制的精确性和实时性.     

电涡流缓速器的工作原理及使用情况

电涡流缓速器是利用电磁原理将行驶车辆减速的一种装置,由于其减速是非接触(无摩擦)式的,可使行驶车辆在减速过程中比较平稳,这不仅大大提高了行驶车辆的安全性,同时也大大提高了制动蹄片和轮毂的使用寿命,因此电涡流缓速器在发达国家的客车和货车上都得到了比较广泛的应用.文章结合电涡流缓速器在安徽安凯汽车股份有限公司引进技术生产的安凯HFF6120系列客车上的使用情况,简单地介绍了其工作原理和试验结果.     

装用电涡流缓速器的汽车制动性能分析

为掌握汽车上装用电涡流缓速器的制动性能及其对汽车制动性能的影响，建立装用缓速器的汽车制动时动力学方程式；结合道路试验，从下坡能力和平路上的减速能力两个方面考察电涡流缓速器的制动效能；通过道路试验，考察在中、高车速下，电涡流缓速器对汽车紧急制动的影响；从理论上分析了装用电涡流缓速器后，理想的汽车前、后车轮制动力的分配曲线的改变情况及其在紧急制动时对汽车制动稳定性影响。     

基于量纲分析的液力缓速器制动性能试验分析

为揭示液力缓速器制动性能诸影响因子的内在规律,基于量纲分析原理,通过台架试验,验证介质的物性参数、工作参数、缓速器结构参数等单值性条件对液力缓速器制动性能的作用效果,给出了由雷诺数、普朗特数、欧拉数、单位倾角和弦节比组成的液力缓速器准则函数.理论分析和试验结果表明:制动转矩受到油温的影响;在工作介质一定时,转矩与普朗特数成反比,随着普朗特数增加而降低;雷诺数越大,工作介质的受迫流动越剧烈,制动转矩随着雷诺数的增加而增大;随着工作腔内油压增加,制动转矩增加,液力缓速器制动过程的驱动力来源于工作腔工作介质的压力差.     

电涡流缓速器优化设计与制动性能分析

文章在考虑去磁效应的基础上建立电涡流缓速器数学计算模型,采用涡流折算系数法求出闭合磁路磁感应强度,推导出电涡流缓速器电磁制动力矩表达式;在某汽车制动系统有限公司现有产品的基础上,将圆形极柱优化设计为扇形极柱,并利用Maxwell有限元仿真软件对不同长度扇形极柱的新型电涡流缓速器模型的制动力矩进行仿真分析;将最终确定的新型电涡流缓速器通过有限元仿真和台架实验与原产品进行对比验证。结果表明：新型电涡流缓速器与传统电涡流缓速器的制动扭矩在不同转速下变化的规律基本一致,制动性能有明显提升;仿真结果和实验结果最大误差小于5%,证明了新型电涡流缓速器的有效性和优化设计的正确性。     

永磁式缓速器的稳健性设计

基于稳健性设计原则和Taguchi算法，永磁式缓速器的设计分为概念设计、参数设计和容差设计．以性能最稳定，波动最小，信噪比最大为目标，选取合适的参数作为内表，参数波动率为外表．用正交表排列设计参数，用F检验确定系统的最优设计参数和恰当的容差＋算例选择制动力矩计算模型中的磁极数N、内半径r1及外半径r2为可控因素，制动力矩波动率作为质量特性输出值．结果表明：采用稳健性设计的永磁式缓速器可以较好地改善制动力矩波动率．     

电动半挂汽车列车能量回收型缓速器匹配控制

为解决缓速器安装于半挂汽车列车传动系统时存在"冲撞"严重的问题,提高缓速工况时制动能量的回收率,提出了一种安装于半挂车前轴两侧轮毂内的能量回收型缓速器方案。根据GB/T 32692-2016中对缓速制动性能的规定,对缓速器参数进行了匹配,制定相应的缓速器控制策略,根据控制策略中对电动半挂汽车列车质量的需求,对质量估计算法进行研究,并基于粒子群算法对小制动强度时制动力矩分配进行探讨。通过Matlab/Simulink与TruckSim搭建了联合仿真平台,对质量估计算法、电动半挂汽车列车经济性和制动安全性进行仿真验证。仿真结果表明:质量估计算法能够准确估计电动半挂汽车列车质量;能量回收型缓速器能够满足电动半挂汽车列车缓速需求,提高制动能量回收率,且能够有效解决电动半挂汽车列车缓速制动时的"冲撞"问题。相关研究能够解决"冲撞"问题,提高制动安全性,为提高电动半挂汽车列车缓速制动时制动能量的回收率提供了新思路。     

电涡流缓速器制动力矩的实时控制

为了使装有电涡流缓速器的车辆在下坡时能以稳定的速度行驶,以电涡流缓速器的制动力矩和励磁电流的关系为依据,应用脉宽调制(PWM)技术实现电涡流缓速器制动力矩的无级调节.分析了车辆下坡运行的工况,以车辆的速度和瞬时加速度产生的惯性力作为电涡流缓速器制动力矩的控制依据,提出了电涡流缓速器制动力的无级控制策略,并绘制了控制流程.利用实车的不同初始运行工况进行模拟,计算结果表明,对车辆电涡流缓速器制动力矩的实时控制能使车辆在坡道上以稳定的目标速度行驶.     

车用永磁式缓速器转子鼓温度应力场计算

根据车用永磁式缓速器结构和工作原理，建立了转子鼓温度和应力场的计算模型，确定了合理的边界条件，运用Bessel方程推导了永磁式缓速器转子鼓温度场和应力场的计算公式．最后进行了台架试验，并与理论计算进行了比较，结果表明试验值与理论值吻合较好．此计算公式可用来分析转子鼓的温度和应力，反映各设计参数与温度之间的定量关系，进行转子鼓优化设计、减小转子鼓温度和温度梯度，从而降低转子鼓的热应力与热变形，提高永磁式缓速器的制动稳定性．     

汽车永磁无级缓速器的设计与仿真分析

汽车永磁无级缓速器有利于实现各种路况下的最佳缓速制动.笔者研究了永磁缓速的工作原理,提出了一种新型轴向移动式的无级调速设计方案,通过理论分析计算确定了设计参数,并采用Matlab中的fmicon函数模块进行二阶非线性结构优化得出关键结构的最优解.利用ANSOFT软件建立了三维电磁场有限元仿真模型,对永磁缓速器进行磁场和制动力矩的静态和瞬态分析,分析磁场的分布特点和影响因素,对转子总成与定子鼓之间不同轴向位置的制动力矩分析表明,该缓速器能够实现良好的线性控制和稳定的制动力矩输出,能够满足无级缓速制动的需要.     

一种新型液力缓速器设计与仿真实验分析

传统液力缓速器价格昂贵,结构复杂且质量大。文章正向设计了一种新型液力缓速器,基于ICEM CFD、Fluent软件进行了网格划分和流体流道分块,并进行了台架搭建与试验,初步达到了预期的缓速制动结果。新型液力缓速器体积小、机械机构简单,便于安装加工制造,利用液力元器件进行相似放大设计可以拓展应用场合。     

叶片方位对双循环圆液力缓速器制动性能影响

为发掘双循环圆液力缓速器制动性能潜力,开展了不同倾斜方位弯曲叶片叶栅系统对其影响规律的研究.基于某双循环圆液力缓速器样机,对叶片倾斜方位作参数化定义,采用实验设计(DOE)方法建立不同参数下动轮与定轮单流道模型.利用三维流场仿真技术,分别针对不同参数配置下流道模型进行数值计算,分析叶片倾斜方位对液力缓速器内流场速度以及湍流动能等参量分布的影响规律,获取制动外特性随叶片倾斜方位的变化规律.结果表明:随着倾角和方位角参数变化,制动转矩均出现单峰值现象,且最优叶片倾斜方位下缓速器轮腔内油液循环流速明显加快、湍动能损失增加,制动性能得到显著提升.     

基于动态充油过程联合仿真的液力缓速器控制系统优化

为达到车辆制动过程中液力缓速器快速响应的要求,通过在液力缓速器控制阀中增加分流结构与调整出口节流阀控制信号两种方式对液力缓速器控制系统进行了优化.为验证优化后控制系统的性能,通过对电液比例先导阀、液力缓速器及优化前后的液力缓速器控制阀联合仿真,得到优化前后液力缓速器进出口流量、充液时间及变速箱润滑系统进口流量等结果.通过对比分析发现优化后的液力缓速器响应快速.并且优化后的控制系统在整个循环过程中具有增大分流区间流量的作用,而对其他区间流量的变化趋势没有影响. 结果表明这种控制方法可以用于液力缓速器,同时也可以用于其他充液元件来减少响应时间.      

循环圆对液力缓速器制动转矩的影响分析

基于CFD软件平台,采用RNGκ-ε湍流模型对不同循环圆形状液力缓速器的内流道进行数值模拟.结果发现:循环圆形状为圆形时,液力缓速器内流场定子与转子间的静压力值、压力差、相对速度最大,液力缓速器产生的制动转矩也最大.     

自适应阶梯模糊控制在电涡流缓速器中的应用

分析了电涡流缓速器在制动过程中所要求的恒速模式及在制动中出现的热衰退现象，提出了采用自适应阶梯模糊控制方法．该方法采用分段调节的机制，通过在线改变规则中的调整因子α，使得电涡流缓速器控制器根据实时转速和转子盘温度的变化，调整模糊控制规则，最终使得电涡流缓速器输出的励磁电流根据转速和转子盘温度实时调节．通过在电涡流缓速器转鼓实验台上对该算法进行验证，对比常规的控制方法，该方法具有更好的控制性能．