上圖說的是有人通過研究發(fā)現(xiàn)可以通過調(diào)節(jié)軸的剛度、阻尼、轉(zhuǎn)動(dòng)慣量去優(yōu)化振動(dòng)響應(yīng)。他研究的大致結(jié)論如下：

1、軸的剛度對(duì)低頻振動(dòng)影響不大，但對(duì)高頻有較大影響，軸的剛度變大共振頻率會(huì)上升，振幅會(huì)略有加強(qiáng)；

2、軸系的阻尼對(duì)低頻也無影響，在中頻阻尼越大振幅越小，高頻阻尼越大振幅變大。

3、電機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量，低頻時(shí)慣量越大，共振頻率減小，振幅變大，中頻和高頻時(shí)，慣量大振幅減弱。

優(yōu)化時(shí)可以通過上述規(guī)律，有針對(duì)性的采取參數(shù)調(diào)整方案。

還有一種系統(tǒng)級(jí)的優(yōu)化方法，就是階次分離法。階次分離就是避免動(dòng)力總成振動(dòng)激勵(lì)階次接近，加劇扭轉(zhuǎn)振動(dòng)。如下圖所示，電機(jī)轉(zhuǎn)子激勵(lì)的階次是8次、而軸承的激勵(lì)階次是9次和9.76次，三者的階次非常接近，很容易發(fā)生能量疊加，產(chǎn)生大幅度的振動(dòng)。因此系統(tǒng)級(jí)的優(yōu)化，就是要對(duì)動(dòng)力總成各零件的激勵(lì)階次進(jìn)行管理，避免出現(xiàn)階次重疊。以此類推也要對(duì)各零件的固有頻率進(jìn)行管理，避免出現(xiàn)頻率重疊。

第四種方法：控制側(cè)解決問題

國外傾向于通過控制來解決扭轉(zhuǎn)振動(dòng)問題，其優(yōu)點(diǎn)在上一篇文章中已經(jīng)有過論述。其中一種簡(jiǎn)單的方法就是前饋控制法。其作用原理很簡(jiǎn)單，如果已經(jīng)發(fā)現(xiàn)車速在30km/h時(shí)會(huì)發(fā)生抖動(dòng)。那么在這個(gè)速度段有針對(duì)性的控制轉(zhuǎn)矩輸出，讓轉(zhuǎn)矩輸出主動(dòng)發(fā)生波動(dòng)，這種波動(dòng)產(chǎn)生的振動(dòng)響應(yīng)剛好和原來的抖動(dòng)是相互抵消的，如此疊加之后的振動(dòng)響應(yīng)反而更平穩(wěn)了。

道理雖然簡(jiǎn)單，在實(shí)際設(shè)計(jì)時(shí)卻比較講究，實(shí)際上就是設(shè)計(jì)一個(gè)前饋控制環(huán)節(jié)，經(jīng)過這個(gè)環(huán)節(jié)，踏板轉(zhuǎn)矩轉(zhuǎn)變成調(diào)諧轉(zhuǎn)矩（可以理解為抵消抖動(dòng)的轉(zhuǎn)矩）。要達(dá)到的這個(gè)效果，這個(gè)環(huán)節(jié)的傳遞函數(shù)要根據(jù)動(dòng)力總成扭轉(zhuǎn)系統(tǒng)的傳遞函數(shù)來反向設(shè)計(jì)。

前饋控制法在應(yīng)用中仍然有局限性，因?yàn)檐囁佟⒙窙r等條件比較復(fù)雜，而且動(dòng)力學(xué)模型構(gòu)建的精度也往往不夠，有時(shí)不免有刻舟求劍之嫌。因此需要設(shè)計(jì)一個(gè)反饋環(huán)，將車速引入進(jìn)來。加上后饋環(huán)節(jié)后車速波動(dòng)變的更加平緩。此時(shí)系統(tǒng)給出的轉(zhuǎn)矩指令實(shí)際上不是連續(xù)的，而是波動(dòng)的。這就是不穩(wěn)定的輸出控制，反而達(dá)到了穩(wěn)定的效果。

總結(jié)

電動(dòng)汽車的扭轉(zhuǎn)振動(dòng)是常見的故障，這些故障包括加速共振，啟動(dòng)抖動(dòng)、齒輪拍擊和嘯叫等等。我們討論了引起這些故障的機(jī)理，這些問題需要?jiǎng)恿W(xué)的視角去理解、建模和分析。最后我們給出了四類解決方案，從輸入側(cè)、傳遞環(huán)節(jié)、系統(tǒng)、控制側(cè)都可以解決問題。