一种用于电控变量泵初步设计的建模与仿真方法

电静液作动器为重型系统的电气化提供了支持。为了实现更低的能耗，我们的方法专注于系统中电控变量泵的优化利用。我们的建模与仿真方法可支持初步设计。

我们的电控变量泵应选择完整的性能预测、自动参数生成以及设计鲁棒性。首先对参数进行分类，以设计电控变量泵（EVDP）。将代表各个组件的独立参数分配至主动类别，而将由主动参数推导出的参数分配至从动类别。

然后，使用经验函数将计算得到的参数归入经验类别。为建立估算模型，依据主动参数，利用相似性定律估算泵和电机的从动参数。利用部件目录，根据主动参数估算齿轮箱和滚珠丝杠的从动参数。

通过经验函数评估泵、齿轮箱和滚珠丝杠的效率，并基于热力学理论中经验函数建立的热网络模型估算热阻。在MATLAB中通过累加各部件重量构建电动车辆驱动泵（EVDP）的重量模型，随后在系统仿真平台中进行EVDP的动态集总参数建模。接着，在系统仿真平台中通过为EVDP设置热网络，开展EVDP的热建模。

在寿命与可靠性建模中，采用滚珠的疲劳寿命和柱塞泵组件的磨损寿命作为其使用寿命。使用相关方程对滚珠丝杠和柱塞泵组件的寿命进行建模。假设滚珠丝杠和泵在其使用寿命对应的可靠性为0.90，并定义该可靠性为工作50,000小时时的计算值。

然后利用该方程对滚珠丝杠和活塞泵单元的可靠性进行建模。通过将每个节点的所有方程组合在一起，构建每个节点的模型模块，完成模型的组装。最后确定每个节点的输入变量和输出变量。

定义整体EVDP模型的输入和输出，并对所有节点进行因果关系分析。必要时添加额外节点，以确保所有节点均具有因果关联。随后连接所有节点，构建完整的EVDP模型。

EVDP 模型建立后，使用 EVDP 原型和试验台验证建模方法。具体操作为：将 EVDP 安装至试验台上，该试验台由加载部分和控制部分组成；随后将 EVDP 的三个端口连接至加载部分的液压回路，并将 EVDP 的电缆连接至控制部分。

通过按下控制面板上的启动按钮并启动辅助液压动力来开展原型测试。在使用面板上的按钮使模式阀失能后，在用户界面的文本框中向EVDP设置扫频位移指令。记录EVDP的位移响应，并提取其幅值和相位特性。

为了分析实验结果，将EVDP原型的活动参数设置为先前构建的模型。该模型将自动生 成其他所需的仿真参数。将环境温度和EVDP初始温度均设为40摄氏度，并在与EVDP原型测试相同的条件下运行仿真模型，以记录仿真结果。

为了检查模型的准确性，将每种条件组的实验结果和模拟结果绘制在同一张图中。要对 EVDP 设计进行模拟分析，请单击参数模式选项卡并选择 TFFD31 选项，以设置动态和热力学模型。然后进入简单流体特性数据的文件名选项卡，导入油品物性文件。

在参数模式下使用 THGCV01 或 THGCV02 模块。根据文稿中所述，将环境温度设置为输入参数估计模型的活动参数。然后单击编辑器选项卡下的运行按钮，以运行脚本生成所有仿真参数。

在 MATLAB 中，使用编辑器选项卡下的运行按钮来运行脚本，以计算重量并根据仿真参数激活动态和热模型。仿真结果将由脚本自动获取。再次使用编辑器选项卡下的运行按钮，运行脚本以从保存的仿真结果中计算 EVDP 的寿命和可靠性性能。

进入系统仿真平台的仿真模式以查看结果，然后根据这些时域仿真结果推导出其他EVDP性能结果。如需设置仿真参数，请查看参数模式。

然后，使用编辑器选项卡下的运行按钮执行脚本，以激活动态和热模型。随后，按下仿真模式选项卡，以查看敏感性与不确定性分析结果。此处显示了不同EDVP部件的温度动态变化。

代表性分析展示了电动车辆驱动系统（EVDP）在满负荷工作周期下的效率。在满载工况下，EVDP 实现了约 80% 的总效率。随后，随着效率下降，EVDP 的绝对损耗也随之降低。通过扫频频率响应测试，评估了 EVDP 的动态性能。

在对电控变量泵（EVDP）的预期性能进行评估时，预测其控制精度良好，误差仅为0.09度，而泵的寿命和可靠性则被确定为最薄弱环节。在建立所提出的模型后，可进一步完成完整的初步设计方法。该方法有助于提升电控变量泵及其相关电静压驱动装置的适用性。

该方法解决了设计阶段的常见难题，例如参数确定性和多学科仿真问题，从而实现了对电液静力作动器泵更可靠的初步设计。