惯量等效计算方法

1、4.1飞轮惯量匹配方法的研究方法一1. 混合动力车辆道路行驶模型：车辆行驶阻力公式为：Ft Ff Fw F Fj 4-1其中Fjm-dV是车辆行驶惯性力，v(m/s)是车辆行驶速度。台架测试时主要利用电力测功机模拟电动车辆行驶受到的空气阻力、 滚动阻力和爬坡阻力，而惯性力和转动惯量主要由机械飞轮实现加载。首 先建立两种模型，一种是道路上行驶的车辆驱动系统牵引模型，一种是台 架测试的牵引系统转动模型，通过两种模型分析，研究车辆动力驱动系统 在台架测试时的惯量匹配方法。车辆道路行驶模型可以简化为图4-1的形式，发动机/电机通过变速传动变速器和主减速器以及差速机构牵引车轮克服道路阻力行驶。图4-1车

2、辆道路行驶模型图4-1中，mt为输出转速rad/s，J1为发动机/电机转动惯量，Ja 为折算到发动机/电机轴上的车辆惯量； v为车辆行驶速度m/s丨，i为 车辆传动比。车辆在道路上行驶时，动能可以表示为：111ErmV J1 mtJi i4-22 2 2其中Ji和i是车辆上其它旋转部件的转动惯量和旋转角速度。为了便于分析和计算，将车辆旋转质量的惯性力偶矩转化为平移质量的惯性力，引入质量换算系数，由此，上式可以简化为：1 2 Ermv 4-32. 的选择计算车辆惯量的简单方法是利用车辆质量换算系数将旋转惯量转变为平移惯量。多种因素与的大小有关，如车轮旋转惯量、齿轮旋转惯2.2J1igi0)2 )

3、 r量等，一般情况可以使用公式4-4丨计算 。4-4Jw Jw1 Jw2是车辆上所有主动旋转部件和被动旋转部件的惯量之和。不同的车辆具有不同的传动比，因此具有不同的，表4-1是不同内燃机车辆不同挡位对应的值。表4-1质量换算系数的数值VehicleType6I234513斗5BMW 1800Car4.103 842.051.351.00L431.14IOS1.06rBMW 2800Car3.453.S52A21381.001.371.1410S1.06BENZ MB600Cat3.323.9S2.461.5E1.001.271.121.0641.04BENZTruck4 886 It3M2 1

4、91.47100I 4I IS1 09I 061 05BENZBl巧5®7.513.9?2.301391.00L611.181081.04L03可以看出，挡位越高，对应值越小，一般在直接挡时=1-1.5，具体数 值可以根据公式4-4丨计算得到。3. 车辆动力驱动系统的台架测试模型图4-2为车辆发动机/电机台架测试时的配置，其中Jl1、Jl2、Jl3和Jl4是四个联轴器的惯量；Jst为转速转矩传感器的惯量；Jk为齿轮箱旋转部件的惯量；Jz和Jb分别是增/减速箱中主动齿轮和被动齿轮的惯量；Jd为测功机转子的惯量；i定义为增/减速箱的减速比；Jin是机械飞轮的惯量，与 图4-1的车辆道路行

5、驶模型比照，台架测试要保证发动机/电机轴的转速以及加载到发动机/电机轴上的转矩和惯量应该与车辆在实际道路上行驶时的值一致loivufB发动机电机踞0無仪増如箱测功机卅量图4-2车辆动力驱动系统的台架测试模型采用机械惯量模拟车辆在实际行驶过程中的惯性阻力片，同时也注意到，在从事台架测试时，台架上的其他传动部件也将其惯量加载到了主 动轴上，根据图 4-2，建立台架测试过程中的动能公式：EtEmtEstEdeEinEdE|11(J1JstJl1J|2)2 mt121(J1JstJl1Jl 2Jz)2 mt1(J1JstJl1Jl 2JzJin1(J1Ja)2 mtEl 2E|3El 4Jk :2 (

6、J, Jd J13 J|4)(-)21(Jin Jd J|3 J|4Jb) (-)2JdJl3 Jl 4Jb) 272) mtI-J24-5其中Emt为发动机/电机动能；Est为转速转矩传感器动能；Ede为台架上增减速箱动能；k为旋转角速度；Em为机械飞轮惯量动能；Ed为测功机所具有的动能。E、E12、E13、E14为四个联轴器的动能，其中：J Ji Ja Ji J st J|1 J|2 Jz J"山J3 J4 人4-6I以上惯量都可以在计算得出。在实际测试过程中，考虑到J|Jl2J|3J|4JstJbJz的数值很小，公式4-6可以简化为：J J1 4-7I令公式4-3丨与公式4-5

7、丨相等，即Er Et，得到:Jm(-)24-8mt将上式角速度mt用转速n r/ min替代，并将vm/s改变为ua km/h。那么公式4-8丨表示为：Ua 2J 7.0433 m(丄)n根据汽车理论可知:r nua 0.377-4-94-10即:Ua 0.377丄nIg I04-11Ig I0那么可得:m(丄)2lg I。4-12r 27.0433 m(0.377)2|g I0结合公式4-7，可以计算测试平台应该配置的飞轮惯量大小。建立飞轮惯量匹配图根据方法一基于公式4-9，可以建立惯量三维匹配图图 4-3，其中两个横 坐标分别为为车辆等效质量m、车辆道路行驶速度和发动机 /电机轴旋转速度的

8、比值虫/n，纵坐标为惯量 J。采用对数表示公式4-94-13ln J 1.9521 ln( m) 2ln(ua/ n)基于公式4-13丨可以得到对数坐标的惯量匹配图图 4-4 以上匹配惯量只认为测试平台上的飞轮具有惯量，其他部件，如轴、 联轴器和齿轮等的惯量完全忽略，这是考虑到机械飞轮惯量在测试平台上 是主要惯量，远大于转轴和其他小型转子部件惯量的缘故。三錐惯屋匹配图图4-3三维惯量匹配图图4-4基于对数坐标的惯量匹配图方法整车惯量包括整车平移质量的惯量、车轮的转动惯量和主减速器的转动惯量，驱动系统的转动惯量等。表模拟需要考虑的汽车元件。4-2列出了试验台设计时，进行惯量表4-2需要惯量模拟的汽车元件1发动机也肌34力中传动轴56平轮、并迷器、车轴*7其他试验台上没出现的4谢j兀件参照图4-5，整车惯量等效计算的任务是将整车平移质量m、前后车轮的转动惯量Jwf和Jwr，以及差速器的转动惯量Jd转换成主减速器输入轴的当量转动惯量，即主减速器输入轴处的当量转动惯量是整车平移质量 m、前后车轮的转动惯量Jwf和Jwr以及差速器的转动惯量 Jd各自当量转动惯量的和最后，等效到主减速器输入轴处的整车等效惯量按下式计算:m r2 JwJd2i04-