電動巴士動力系統減振分析

Vibration Reduction of Electric Bus Driveline System

林曜麟(Yao-Lin Lin)

指導教授 ： 陳嘉勳

國立臺北科技大學/機電學院/車輛工程系所/碩士(2014年)

摘要

本文針對電力傳動系統急遽的加速、減速及換檔下而引起的縱向振動作研究。由於馬達動態響應非常快速，車子在加速、減速或換檔時的高驅動行駛行為，容易造成整車系統的振動現象而影響舒適性。
論文中針對動力系統產生的振動提出了一套有效的控制邏輯。藉由控制馬達來抑制動力系統產生的扭振傳遞到駕駛座位，有效降低縱向振動，進而提升舒適性。本論文包含軟體模擬與硬體測試兩部分。動力系統與馬達控制邏輯的發展，採用LMS分析軟體建立整車動力系統模型，結構振動分析部分，使用有限元素分析軟體 HyperMesh做前處理建模，LS-DYNA為求解器分析，模擬自由振動與強制振動。自由振動分析結果與振動量測實驗結果相互比較驗證。再以LMS分析軟體計算出的扭力值當作負載條件，輸入有限元素模型做強制振動分析，最後討論經由馬達腳和車架的振動傳遞路徑到達駕駛座位的振動之影響。
研究結果顯示，將減振控制邏輯用在電動巴士馬達控制器上，此控制方法在整體加速、減速下最大可有效抑制90.46 %、換檔下最大抑制44.96 %；經由馬達腳及車身結構傳遞到駕駛座位下加速、減速最大可有效抑制55.38 %，換檔最大可有效抑制24.11 %。

關鍵字

動力系統 ； 馬達控制 ； AMESim ； 強制振動 ； 迴授控制

並列摘要

This research focus on the vehicle vibration caused by the electric powertrain system under rapid acceleration/deceleration and gearshift. Because the dynamic response of motor is much fast, this torsional vibration arising under　acceleration/deceleration and gearshift would affect driver’s comfort.
This paper presents an effective control logic for reducing the vibration of driveline system. This control system controls the electric motor to suppress driveline torsional vibration transmitted to the driver seat which can effectively reduce the longitudinal vibration and enhance driving comfort. This paper consists of two parts, software simulation and hardware test. For driveline and motor control logic development, LMS analysis software is applied to create driveline system model. For structural vibration analysis, HyperMesh is used for modeling and analysis, and LS DYNA is for the simulations of free vibration and forced vibration. Free vibration analysis result is correlated with empirical data. Then LMS analysis results is applied as input force in finite element model to do forced vibration analysis. The impact of vibration from electric drive line go through the motor mount and frame to reach the driver’s seat, and causes the seat track vibration.
The simulation results show this control logic strategy applied in the electric bus motor controller can effectively reduce up to 90.46 % of the driveline torque during acceleration/deceleration, and 44.96 % during the gearshift. The driver’s seat track vibration reduction can achieve maximum 55.38 % and 24.11 % during the gearshift.

並列關鍵字

Driveline system ； Motor control ； AMESim ； Vibration ； feedback control

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