增程器振動(dòng)噪聲特性分析與控制研究.pdf

1、增程式電動(dòng)汽車(chē)作為電動(dòng)汽車(chē)的一種新型技術(shù)路線，通過(guò)增加一套增程器系統(tǒng)來(lái)克服純電動(dòng)汽車(chē)?yán)m(xù)駛里程短的缺陷，在大幅延長(zhǎng)行駛里程的同時(shí)降低了發(fā)動(dòng)機(jī)油耗。目前增程器系統(tǒng)控制策略主要以燃油經(jīng)濟(jì)性為單一優(yōu)化目標(biāo)，在降低油耗的同時(shí)忽視了系統(tǒng)NVH性能的優(yōu)化，易造成增程器工作噪聲強(qiáng)烈、振動(dòng)明顯，影響了乘坐舒適性。本文以增程器為對(duì)象，研究其振動(dòng)噪聲特性及控制策略的改進(jìn)，在綜合考慮燃油經(jīng)濟(jì)性和NVH性能的基礎(chǔ)上，利用多目標(biāo)優(yōu)化方法完成增程器控制策略的優(yōu)化設(shè)計(jì)

2、，在保證系統(tǒng)燃油經(jīng)濟(jì)性的同時(shí)降低其振動(dòng)噪聲。
　　文章首先從增程式電動(dòng)汽車(chē)運(yùn)行模式、增程器結(jié)構(gòu)及工作原理的角度闡述增程器NVH特性，介紹其振動(dòng)噪聲的主要來(lái)源和成因。歸納傳統(tǒng)發(fā)動(dòng)機(jī)發(fā)電機(jī)振動(dòng)噪聲控制技術(shù)，總結(jié)增程器振動(dòng)噪聲控制的三個(gè)方向。闡明現(xiàn)有增程器控制策略中發(fā)動(dòng)機(jī)工況點(diǎn)常位于低油耗率、高轉(zhuǎn)速、高扭矩區(qū)域，易導(dǎo)致其振動(dòng)噪聲明顯，提出從控制策略角度優(yōu)化增程器NVH性能的方案：運(yùn)用多目標(biāo)優(yōu)化方法尋找發(fā)動(dòng)機(jī)相對(duì)低油耗、低振動(dòng)噪聲工作區(qū)域

3、，重新標(biāo)定發(fā)動(dòng)機(jī)工況點(diǎn)，適當(dāng)程度下略微犧牲燃油經(jīng)濟(jì)性而提高NVH性能。
　　運(yùn)用Matlab/Simulink仿真軟件，依據(jù)增程器結(jié)構(gòu)及控制要求對(duì)增程器進(jìn)行模塊化建模，分別建立發(fā)動(dòng)機(jī)、發(fā)電機(jī)及控制器模型，并依據(jù)增程器物理結(jié)構(gòu)、轉(zhuǎn)矩及動(dòng)能平衡方程連接各子系統(tǒng)從而建立增程器系統(tǒng)模型。根據(jù)模型仿真結(jié)果分析正常工況下增程器各個(gè)性能參數(shù)特性，完成對(duì)增程器工作原理及運(yùn)行策略的闡述，驗(yàn)證控制策略的準(zhǔn)確性與可靠性，并提出從控制策略的角度優(yōu)化增程器

4、振動(dòng)噪聲性能的思路和方法。
　　參照國(guó)標(biāo)和企標(biāo)設(shè)計(jì)了增程器振動(dòng)噪聲及油耗測(cè)量臺(tái)架試驗(yàn)并撰寫(xiě)試驗(yàn)大綱，依據(jù)大綱完成了增程器系統(tǒng)在預(yù)定穩(wěn)態(tài)測(cè)試工況點(diǎn)的機(jī)體振動(dòng)加速度、1m包絡(luò)面輻射噪聲聲壓及發(fā)動(dòng)機(jī)油耗的測(cè)量。運(yùn)用小波變換濾波等方法完成了試驗(yàn)數(shù)據(jù)處理，最終得到了增程器在各個(gè)測(cè)試工況點(diǎn)的機(jī)體振動(dòng)烈度、1m包絡(luò)面輻射噪聲聲壓級(jí)與發(fā)動(dòng)機(jī)油耗率數(shù)據(jù)。運(yùn)用BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)建立了油耗率、機(jī)體振動(dòng)烈度及輻射噪聲聲壓級(jí)與增程器轉(zhuǎn)速和有效轉(zhuǎn)矩的非線性映射關(guān)系

5、，并繪制了MAP圖，作為增程器振動(dòng)噪聲水平的直觀參考。
　　運(yùn)用二元多項(xiàng)式模型通過(guò)非線性回歸的方法擬合油耗率、機(jī)體振動(dòng)烈度和輻射噪聲聲壓級(jí)與增程器轉(zhuǎn)速及有效轉(zhuǎn)矩的關(guān)系函數(shù)，作為多目標(biāo)優(yōu)化模型中的目標(biāo)函數(shù)。以增程器轉(zhuǎn)速、有效轉(zhuǎn)矩作為設(shè)計(jì)變量和約束條件建立增程器多目標(biāo)優(yōu)化模型，分別運(yùn)用線性加權(quán)、NSGA-II兩種遺傳算法對(duì)增程器多目標(biāo)優(yōu)化模型進(jìn)行尋優(yōu)，依據(jù)線性加權(quán)遺傳算法結(jié)果選定三個(gè)增程器優(yōu)秀工況點(diǎn)，分別代表了經(jīng)濟(jì)性、平穩(wěn)性和較為折中