外文翻译--改善变速器控制和效率的电控执行机构的回顾和发展 中文版

6 英文翻译2004-01-1322改善变速器控制和效率的电控执行机构的回顾和发展特纳和拉姆齐里查多动力传动系统和变速器系统摘要随着燃料经济型车辆的推进，动力子系统的单个效率和总效率变得日益重要。选择的变速器形式（AMT,DCT,CVT）的发展由于传动比数目，传动比范围和装置效率的增加带来了很大的作用。然而，更大的潜力在于在所有形式的控制变速器中改善执行机构的技术，这是被认可了的。因为传统的液力装置的深入改善带来的经济利益好像是有限的，所以建议需要有其他可选择的技术。这个选择将寻求进一步减少由抽吸和相关联系统损 带来的 ， 改善很 的 作 的可控制 ， 用的 来。的 在于 有效的执行机构的控机系统的发和液力currency1“的子液力系统的。这改善fifl 的 效率和速动力 ，这 子车辆和”机构的发展。然而，为了这装置 在 的 的，有很多重要的需要。这 了在的动机执行技术进行动机执行机构的 子currency1 系统和 技术的 。引言车辆变速器的 动控制在传统 用液力执行机构来 ， 机构由的执行器 的 力，执行器的力 由 。随 动变速的 ， 动变速器在控制 为车辆行 选择 的速比，这 得发动机在好的燃料经济 中 的范围行。然而 在，液力损 很大的 动力 ，这 减损了传动比选择带来的经济型的改善。动 动变速器的“的发展 经 动变速器的 的机效率和 动控制联 来了。然而， 认可， 用于这变速器的执行机构技术可以得进一步的改善来进一步减少动力损 。因为液力技术被认为是在特变速器中 损 的重要的， 推 一 可选择的控机执行机构 ，了 技术的 审查陈述了优 ，概fl了于执行机构 务的 ，还fifl改善 的法。这 也涵盖了1和”系统于执行机构，currency1重 和与 作 尤其是温度相联系的的影响结果。然后， 了马达驱动的 器执行机构的评估。这fifl系统的详细说明，技术选择，和与机系统驱动相 的机规格，fifl机型号和效率。 用MATLAB/SIMULINK和EASY5建立执行机构模型评价其动力学 。动力模型的建立是为了建立反映和评价动机驱动的执行机构怎 器 用。变速器执行机构技术这里主要讨 三类变速器执行技术：液力，动液，动机系统。从里卡多进行的试验获的数 显示液力系统可 占 变速器全动力损 的50。但是在执行机构尺寸和重 面具有优，这是由于液 源可以放在空很重要的变速器的 一个位置。动液执行器（即带有力 源）试图在动机系统和液力技术之 一个折中的技术。 如，用动机代替机驱动的液在 作 控制中 了一个很大的发展，允许 液需求更好的跟踪。然而， 各个 的泄漏和流动造的损 仍然存在。 外一 选择是闭液力系统，在这个系统中一个动机 改变它的速和来改变液。动机装置效率 很 ，在情况 大于95，而且也 很好的作 控制。然而，在 温 和在 拒 力面它们的 常是 的。因 ，动机装置可 需要安置在 用的地，而且除非一机系统被用来以执行机构速度（执行机构速度在子装置中 常是很 的）交矩力，执行机构尺寸可 满足 的规格要求。电动机械执行机构技术动机执行机构技术 被为两个主要，传统动机这类旋装置和线 装置 如磁铁和线 动机。旋机旋发机 被进一步两，额角度执行机构和动机。动机按照矩，加速度，速度和位置被精确的控制，而且有大 的具有 特的 经确立的动机技术。角度调 执行机构fifl如旋磁铁的装置。旋装置产 拒的法有两 ；磁 的调 （ 磁矩）和铁磁 料的调 （磁矩），而且所有的机器 用这机一个 两个 用。这 currency1 三 的动机 ，有 DC, 磁铁和关磁 动机。 动机 是传统 所认为的 。 动机被 用在 动力 用的装置 ，这里重 是 用 磁铁机构的 因为动机尺寸而 。在动力要求相 的车 用 ，用 动机有很 的 的利益，而且它们 的效率和矩 度 得为了满足 的矩要求而选用更大的动机。有 流动机 经统 了 用在 车 的动机技术，而且这在很大 度 是因为 。然而，随着动机 度和动力要求的增 ，由于效率和矩 度在 有 流技术变得很 要。一 来说，子机产 的矩是与机器里的子，和磁比 的。由动机的力 限制，带有力 的动机 currency1更的。磁由磁“和 用在机结构里的 料类型所。有 流动机这个机器由 子 磁铁和 器和 装置 流的子构。 动力 用 ，子 常被铁磁铁代替。有 流机fi，但是与其他的相比，有很多的fl 。 有 动机占 车 用的动机的大多数，器和 是机的限制特因为它们限制大的流（因 限制 拒）而且限制机大速度。因 ，为了达 的动力，的响 ，有 机可 大和 ，所以可选择的其他技术需要被用。 机 动机 被为很多 的 类但这里讨 三 主要 。这是 磁铁交流和 流机，和关磁 动机。磁铁 流和交流机在构造 ”相 但是两 的主要 特 是反动形， 交流机的形是 线而 流机的形是 形的。 用于控制这两 机的率子驱动器在 是相的但是它们的控制是有 的而且各 需要 角度的子位置。因为交流机需要 流，精确的子位置是 要的，其位置用器 器 。需要形流的 流机需要经 线流 度的 旋度的，因 用效 传 器得的 的子位置是可以 许的。然而如果机 用于位置 ， 像用在 交流机里的位置传 器也 装在 流机 里用于子位置的反 ，用 流机相于用交流机 有明显的优。如果 用是速度 ， 流机 需要精确的位置反 可以 要求，而交流机需要精确的位置反 。机的行和控制驱动子学”特安 的之也有许多的 ，机的行 拒 度的变，因 矩 比率，速度范围的变。流机可 也被 以有许多优 和fl 的单流。因为 减 是非常重要的，还因为一个驱动系统的 的 是全 料和 产 的重要的，所以用单流驱动器减少所需要的 装置的数 是很重要的。然而这个控制 有许多 型的fl 。 用情况很 因为它们可 在存在的大 的一 被 发以产 矩。一单驱动构造 允许在 限行（ 和反的和产 动）。 在机里被 ， 像传统的驱动 源，而且它们 比驱动机展示 更 的矩 。然而，驱动fifl 的 ，即是 一相位的两个关可 作， 流的 “， 情况 影响单驱动。单驱动的 可以 增加相位改善，但是以 的增加为代价，这是由于在驱动器里增加了 装置，机的线更大和更加 的 结构。磁铁动机具有装在面的磁铁 具有入在子里的磁铁。有磁铁入的子显示 的效果， 增加机器的大矩。关磁 机被 为 角，单一 的机。 角子构造 机有 的动 比率，因为子的各被 除来产 子 。矩的产 是由子和子 的齐 的，而且各个相位经 流产 连续的矩，相位 序子的动。因为机靠单流 作，所以更加单的驱动可以被用以控制机， 的减少和 错误更加 易。fl少 磁 机有更 度的具有良 故障模式的 错，而且 机在错误的状态 仍 行。然而，矩产 的脉冲 许多的 需要的特 ， 如很 的矩，这 特 速度的动，速动的动由于动 而加剧。关磁 机有80的 序 的矩动而且这 机也造听觉 的骚扰。动机类型 矩 度 速范围 效率 有 流 流交流 中等 关磁 中等 中等 中等格1各类机的相比 线 驱动器与旋机产 矩相， 线驱动器产 力，而且线 驱动器有 的fl ，特 是相于液装置它们的力 很 。然而，如果力的要求 是 严格，它们的确 省去机连接装置的需要。它们 被如 的各：螺线（1）基 的螺线 引力，磁铁被一弹簧 位至 作位置。然而，确的这装置产 动是可 的。螺线产 的力具有显著的非线 ，这很大 度 于螺线铁芯和 之的 作空气隙，线 得它们的控制非常苛刻。由于力 位 的特 ，螺线主要用在于稳态行模式。一比 控制特 是有可 的，但是带来的困难是大力的减少。于第一级，螺线产 的力 用 式（1）描述。式中N是螺线线的铁丝的缠数，I是线流，A是螺线的 作横截面，是 由空的磁道率，是空气隙的长度。从 式（1）可以看 作空气隙减 ， 力变的很大， 得控制困难。动线动器动线促动器fifl如扬声器线的装置，非常的响 是其特 。然而， 力由于线在 作空气隙而限制，因 作空气隙限制了 线的 力，耐用 也是一个。动磁铁动器常来说， 动磁铁线 动器是非常坚固耐用的，因为它们 有 磁铁 梭的飞行，而且布置在子 的固线 得 损 有效的 除。磁铁的 用在的 中为，因为它们的很 的温度 。线 动机线 动机可 被 作多相 动磁铁，线 螺线制动器， 也存在与旋动机 的变型。像在旋机里，各个相被 流以允许更 度的行。电源和电动执行器的伏特电源系统基 ，子装置获的流水平由池 和机行控制。名义 的流需求和也规了需要的动力子装置的类型。从这个面看，更 的和 的流是更 的因为从率子学的角度看它们 易处 。相于 流 的装置在元 面有很大 度的选择。在动机各项 中，一旦一个令人满意的磁“ 和装置( )2022 glANIF =0gl4214行速度确， 作的形式：线匝数和铁丝 径。于 的机率，”机需要的流大 比1”机需要的流3 还要 。这 得匝数 改变来满足机流改变的需求，在磁“中它是值。于确的1和”机来说，损 该是大相 的。大 驱动损 和有效的 。1”机要求的 的流 驱动子学 的更大的的 损 。 个率 装置 降而减 了外加的，而且于有 机， 降也是一个因。因这 降于1和”机 际 是确的，1”机具有有效的更大的比 损 ， 得”机在效率和 面占 风。然而，如果 作 足 ，倘若机具有稳状态（率 是零），这损 该相的可以忽 。图1显示了1和”动机驱动的各个损 的比。图11和”机驱动系统损 比电动机械装置力和转矩的放大如先 所 的，子机装置相于传统的液力促动器产 的比力矩和力相的 ，因而与液力相比，动机装置需要一个系统放大力和力矩。机装置的选择于保证确的系统动力学，系统效率（机系统的损 和它是否具有锁特 ）和系统可靠 （磨损速度）是重要的。所有的这三 标准是联系着的而 好的 该是这三个因数达 很好的优。变速器控制的机系统的一子 在参考【5】中找 。单杠杆动机装置可 与 器 杠杆相连接， 杠杆 常由绳索和人力操纵传动的 器踏板相连接。然而， 类装置 有 锁特 ，需要一个来 线装置的常力操纵它。旋装置也 fifl动连接装置， 可 被为 锁的。RI 2动力螺杆动力螺杆有许多的 的， 旋动为 线动。螺杆的主要类型 被为滑动（形 形螺 ）和滚动（滚珠滚柱螺杆）接触的变形。一个动力螺杆 要的减速比来增加动机矩 可用的水平。在机和动力螺杆之可 也需要一个 轮装置 周轮系，这由机和动力螺杆 存在的空。蜗轮蜗轮的效率 ，但是它们 了一副 轮装在一个 的 里面的法， 轮减少很多。然而，蜗轮带来隙，而且 的效率由于增大的矩要求而增大动机的型号。需要一个进一步的连接装置蜗轮装置的旋 为线 力。动液缸闭 液系统可 被 用，以允许动机装置 易的放置在 温的地 放在空将 少被限制的地。离合器执行机构设计和评价图2动机驱动的动力螺杆的基 念，（a）为螺杆外布置，（b）为集螺杆布置单 器执行机构的和评价是根 机等级进行的，还进行仿真评价其 。目的是这 一个执行机构，它的机连接装置 力矩的机系统，从而 得执行机构的 ， 力大和 所要求的动态响 。执行机构基于动力螺杆和 流机的一，而图形展示除这 的两个 子。选择 流机是因为它矩 度 ，力矩动 和效率 。选择动力螺杆是因为它 在一个装置中 得力放大和动。系统的基 要求 该是： 的动力重 比率， 得机构 的力矩 比值， 得加速度好 平滑的产 力矩，特 是在 速度 ， 速度变 和获得好的位置精确 在速度为零 控制力矩 行的大速度大 效率和率系数 ， 驱动流 集紧凑 频率响 特 好 频率牵引效 平 这特需要优一个特 系统。许多因影响考 项和 磁铁机的 用，然而，为了单，选用的机是传统的面安装有 磁铁的机器。子外安装磁铁 用的磁铁 料， 如NdFeB，很 易 周围的 温和 的影响而 ，因为 铁元 。可 也用于机的铁元磁铁比NdFeB元磁铁更加fi，更加耐用和具有 好的温度 特 ，但是在磁铁各项中是很 的， 需要的磁铁 料的增加。SmCo磁铁产 和NdFeB磁铁 序的磁 ，而且温度特 更好，但是很 而且非常易损 ，得操纵它们 困难。选择NdFeB磁铁是因为它们 价格比是好的， 温度 仍是一个重要。图3展示了两 类型的NdFeB磁铁随着周围温度的作用，动机效率是如 改变的。级 ，磁铁 ，在 个温度范围效率 。图3两 类型的磁铁的动机相于 温度的 构造设计 ，需要所要求的 力数值来建立动机的力矩要求，反 来这 机的大。所要求的力矩于 ，系统 ，螺杆 ，螺杆 径和系统 。为L， 系数为，螺杆 径为D的动力螺杆 的力F，其矩要求是：（2）为了满足在螺杆 率 为零的标准，螺杆 锁 的。 +=LDDLFDTpipi2D L tan ，动力螺杆 锁。是动力螺杆的 角。螺杆 的选择目的是 的位精度， 的可重 ， 的 度和保机的力矩要求为 值。用一个行 滚 类型的螺杆可以获得 的螺杆，滚 和外 被制螺 而且有一个行 保 许多带有螺 的滚 。这 类型的螺杆比滚 螺杆要好，在于它 获得 的 ，currency1更 的和更大的速度，然而它们的 系数有 的增加。基于 接促动 器的所要求的力，螺杆的名义 系数和 确 获得动机的矩要求 可 的。因机力矩与其比 ， 估 机的空fi 线。机械设计先，一个 机的力矩 用 式示 ：（3）式中B和Q是机具的参 ， 是磁 （T）和 （Am）；D和L是子 径和 长度。B和Q的变动范围 是0.31T和1040 Am,于机的和 。因为这个 描述了子， 规纵横比（）和比（）， 估 机尺寸。 机类型 型