胡東海,何 仁,胡楠楠,衣豐艷,徐曉明

(1.江蘇大學(xué)汽車與交通工程學(xué)院,鎮(zhèn)江 212013； 2.山東交通學(xué)院,濟(jì)南 250023)

前言

緩速器作為汽車摩擦制動的有益補(bǔ)充，已經(jīng)成為歐美國家汽車行業(yè)和用戶的共識。目前在歐美國家，緩速器已經(jīng)成為商用汽車(包括客車、載貨汽車、特種運(yùn)輸車輛)的標(biāo)準(zhǔn)配置[1]。中華人民共和國機(jī)動車運(yùn)行安全技術(shù)條件(GB7258—2012)規(guī)定車長大于9m的公路客車、旅游客車和總質(zhì)量大于12t的貨車都應(yīng)裝備緩速器或其他輔助制動裝置[2]。電渦流緩速器具有制造成本低、控制簡單等優(yōu)點(diǎn)，已在商用汽車上大范圍安裝與使用。

目前國內(nèi)外關(guān)于電渦流緩速器的研究主要集中在以下3個方面：氣隙磁通密度和制動轉(zhuǎn)矩計算方法研究、制動性能的有限元分析與實(shí)驗(yàn)研究、應(yīng)用過程中的控制特性研究。文獻(xiàn)[3]～文獻(xiàn)[5]中提出電渦流緩速器氣隙磁感應(yīng)強(qiáng)度和制動轉(zhuǎn)矩計算方法，通過實(shí)車實(shí)驗(yàn)研究電渦流緩速器對汽車直線和彎道行駛性能的影響；同時推導(dǎo)電渦流緩速器電磁場、溫度場和流場的有限元方程，并以此為基礎(chǔ)對電渦流緩速器結(jié)構(gòu)參數(shù)進(jìn)行改進(jìn)研究以提高電渦流緩速器的使用性能。文獻(xiàn)[6]和文獻(xiàn)[7]中研究客車在下長坡制動時穩(wěn)定車速、制動鼓溫度與電渦流緩速器制動性能的關(guān)系，并提出直線制動時汽車制動距離的控制方法。

電渦流緩速器在工作時需要車載發(fā)電機(jī)提供大強(qiáng)度勵磁電流，電渦流緩速器持續(xù)工作下會消耗大量的電能，進(jìn)而增加商用汽車的燃油消耗，其帶來的額外燃料消耗顯得非?？捎^[8]。因此研究電渦流緩速器的耗能特性，實(shí)現(xiàn)電渦流緩速器的節(jié)能控制就顯得非常必要和迫切。為此本文中首先建立電渦流緩速器制動特性和熱力學(xué)特性模型，分析電渦流緩速器分級控制方法和無級控制方法的耗能特性。

1 電渦流緩速器非線性數(shù)學(xué)模型

考慮到精確控制電渦流緩速器輸出制動轉(zhuǎn)矩的技術(shù)需求，材料特性隨磁場強(qiáng)度非線性變化關(guān)系以及材料特性隨溫度非線性變化關(guān)系對建立電渦流緩速器數(shù)學(xué)模型而言顯得十分重要，不能簡單忽略它們[9-10]。

1.1 電渦流緩速器制動特性建模

1.1.1 磁性材料非線性特性分析

電渦流緩速器轉(zhuǎn)子盤主要材料為灰鑄鐵，而制造鐵芯一般選用工業(yè)純鐵。這兩種材料均為軟磁材料，其磁感應(yīng)強(qiáng)度隨外加磁場強(qiáng)度的變化曲線呈飽和非線性，如圖1所示。軟磁材料磁化曲線大多是實(shí)際測量得到，通常使用分段線性化的方法表達(dá)飽和非線性特性[11-12]。本文中利用冪級數(shù)函數(shù)表達(dá)，用最小二乘法確定各項(xiàng)系數(shù)，得到的轉(zhuǎn)子盤和鐵芯材料的磁化曲線函數(shù)關(guān)系式為

式中：B1和B2分別為鐵芯和轉(zhuǎn)子盤磁感應(yīng)強(qiáng)度，T；H1和H2分別為鐵芯和轉(zhuǎn)子盤磁場強(qiáng)度，Wb；c1，c2，c3和c4為擬合系數(shù)。

1.1.2 氣隙磁感應(yīng)強(qiáng)度

圖1 軟磁材料磁化曲線

根據(jù)閉合圓環(huán)假設(shè)，將與磁極相對的渦流作用區(qū)域看成由無數(shù)個半徑大小不同的閉合圓環(huán)組成的。當(dāng)閉合圓環(huán)與磁極有相對運(yùn)動時，通過閉合圓環(huán)的磁通量發(fā)生變化，從而產(chǎn)生感應(yīng)電動勢和感應(yīng)電流[13]。假設(shè)轉(zhuǎn)子盤以一定轉(zhuǎn)速旋轉(zhuǎn)時，閉合圓環(huán)內(nèi)磁通量按照余弦變化，則磁通量可表示為

式中：B為氣隙磁感應(yīng)強(qiáng)度，T；SP為渦流作用區(qū)域面積，m2；ω 為磁場變化角速度為勵磁線圈磁極對數(shù)；n為轉(zhuǎn)子盤轉(zhuǎn)速，r/min。

閉合圓環(huán)內(nèi)磁通量變化而產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢為

式中r為閉合圓環(huán)半徑，m。

則該閉合圓環(huán)內(nèi)產(chǎn)生的渦電流為

式中：dR為閉合圓環(huán)的等效電阻，Ω；Δh為渦流肌膚深度為真空磁導(dǎo)率；μr為轉(zhuǎn)子盤相對磁導(dǎo)率；ρFe為轉(zhuǎn)子盤電阻率。

將式(4)積分得到整個渦流作用區(qū)域內(nèi)瞬時渦電流為

而渦流作用區(qū)域內(nèi)等效渦流磁動勢為[14]

電渦流緩速器的氣隙磁場由渦流磁動勢和勵磁磁動勢共同產(chǎn)生。而兩者均為交流勵磁源，使得電渦流緩速器磁路分析變得復(fù)雜，因此本文中假設(shè)磁路數(shù)學(xué)模型為穩(wěn)態(tài)模型，將電渦流緩速器磁路等效成直流磁路[15]。根據(jù)磁路的基爾霍夫定律和各段磁路磁通、磁壓關(guān)系的約束，假設(shè)磁路中不存在漏磁現(xiàn)象，則

式中：lg為氣隙長度，m；N為線圈匝數(shù)；I為勵磁電流，A；h為勵磁線圈骨架長度，m；Φ為勵磁磁場主磁通，Wb；Φ1和Φ2分別為氣隙磁場和轉(zhuǎn)子盤的磁通量。

其中，勵磁電流為

式中：U0為勵磁繞組兩端實(shí)際電壓，V；R為電渦流緩速器總電阻，Ω。

通常電渦流緩速器定子支架上固定有8個勵磁線圈。其中勵磁線圈的接線方式采用并聯(lián)法：相對的勵磁線圈串聯(lián)形成一個勵磁繞組[16]，各個勵磁繞組之間與車載電源并聯(lián)連接。電渦流緩速器的總電阻可表示為

式中：y為通電勵磁繞組的個數(shù)；R0為單個勵磁線圈的電阻，Ω。

單個勵磁線圈的電阻為

式中：L為銅導(dǎo)線的長度，m；s為銅導(dǎo)線的截面積，m2；ρCu為銅導(dǎo)線電阻率。

聯(lián)合式(6)和式(7)，并假設(shè)勵磁磁場、氣隙磁場和轉(zhuǎn)子盤磁場有相同磁路截面積，得到電渦流緩速器氣隙磁感應(yīng)強(qiáng)度的表達(dá)式為

1.1.3 制動功率與制動轉(zhuǎn)矩

聯(lián)合式(3)和式(4)得出閉合圓環(huán)上瞬時渦流熱功率的表達(dá)式為

則積分可得渦流作用區(qū)域內(nèi)瞬時渦流熱功率為

根據(jù)能量守恒定律，渦電流產(chǎn)生的熱功率等于電渦流緩速器的制動功率，其表達(dá)式為

式中k為轉(zhuǎn)子盤內(nèi)圓盤個數(shù)。

則電渦流緩速器的制動轉(zhuǎn)矩為

式中ωn為轉(zhuǎn)子盤角速度，rad/s。

1.2 電渦流緩速器熱力學(xué)特性建模

1.2.1 材料隨溫度非線性關(guān)系分析

在制動過程中，電渦流緩速器的轉(zhuǎn)子盤吸收汽車的動能轉(zhuǎn)化為熱能，勵磁繞組長時間通電激發(fā)勵磁磁場也會產(chǎn)生一定熱量，這些熱量因不能得到及時散發(fā)而造成勵磁繞組和轉(zhuǎn)子盤溫度逐步升高[17]。使得軟磁材料的電阻率和相對磁導(dǎo)率、銅導(dǎo)線的電阻率改變，對電渦流緩速器輸出制動轉(zhuǎn)矩產(chǎn)生直接影響，因此它們隨溫度變化的非線性特性需要被考察。

如圖2(a)所示，相對磁導(dǎo)率隨溫度的升高而不斷降低，而且當(dāng)轉(zhuǎn)子盤溫度達(dá)到300℃時，相對磁導(dǎo)率溫度曲線的斜率出現(xiàn)拐點(diǎn)。因此可以利用分段線性化的方法對相對磁導(dǎo)率隨溫度變化曲線進(jìn)行處理：

式中：μ1和 μ2分別為相對磁導(dǎo)率常數(shù)；a1和 a2分別為轉(zhuǎn)子盤磁導(dǎo)率的溫度系數(shù)；t1為轉(zhuǎn)子盤溫度，℃。

如圖2(b)所示，轉(zhuǎn)子盤的電阻率與溫度呈正比關(guān)系，其實(shí)銅導(dǎo)線也有類似的特性。考慮到電渦流緩速器散熱能力較強(qiáng)和勵磁繞組溫度變化范圍較窄，可以直接將兩者電阻率隨溫度的變化曲線進(jìn)行線性化：

式中：ρ1和ρ2分別為常溫下轉(zhuǎn)子盤和銅導(dǎo)線的電阻率；b1和b2分別為轉(zhuǎn)子盤和銅導(dǎo)線電阻率的溫度系數(shù)；t2為銅導(dǎo)線溫度，℃；t0為環(huán)境溫度，℃；

圖2 制動盤電磁參數(shù)隨溫度變化曲線

1.2.2 電渦流緩速器瞬時溫度預(yù)測方法

由上文分析可知，勵磁繞組溫度升高導(dǎo)致單個勵磁線圈的電阻值增加，進(jìn)而降低勵磁電流大小削弱勵磁磁場；而轉(zhuǎn)子盤溫度升高時，電渦流緩速器輸出的制動轉(zhuǎn)矩具有一定程度的衰減。上節(jié)分析恒定溫度下電渦流緩速器輸出制動轉(zhuǎn)矩模型，而在電渦流緩速器工作過程中，由于工作時間較長，轉(zhuǎn)子盤和勵磁線圈的熱量在不斷累積，其溫度在不斷變化。因?yàn)橥ㄟ^安裝溫度傳感器來提高電渦流緩速器控制精度成本較高，所以有必要研究電渦流緩速器在制動過程中的瞬時溫度的預(yù)測方法。

為簡化建模過程做如下假設(shè)：(1)將電渦流緩速器周圍的空氣溫度設(shè)定為環(huán)境溫度；(2)電渦流緩速器在持續(xù)制動時，熱傳導(dǎo)只存在各個主要部件之間，對外界的散熱可忽略不計；(3)由于轉(zhuǎn)子盤導(dǎo)熱性能強(qiáng)，在持續(xù)制動期間認(rèn)為其溫度分布是均勻的。

電渦流緩速器工作時吸收汽車的制動能量，這些制動能量一部分貯存在轉(zhuǎn)子盤，另一部分被不斷旋轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)子盤散發(fā)到空氣中，依據(jù)能量守恒定律：

式中：Pe為單位時間內(nèi)電渦流緩速器吸收的熱量；Pd為單位時間內(nèi)轉(zhuǎn)子盤散發(fā)的熱量，W；Q為單位時間內(nèi)轉(zhuǎn)子盤內(nèi)貯存的熱量，W。

單位時間內(nèi)轉(zhuǎn)子盤散發(fā)的熱量為

式中：hd為轉(zhuǎn)子盤對流換熱系數(shù)和輻射換熱系數(shù)的和；Ad為轉(zhuǎn)子盤的有效散熱面積，m2；Td0和 Td1分別為制動前后轉(zhuǎn)子盤溫度，℃。

轉(zhuǎn)子盤單位時間內(nèi)貯存的熱量為

式中：Md為轉(zhuǎn)子盤的質(zhì)量，kg；cd為轉(zhuǎn)子盤的比熱；Td(t+Δt)為轉(zhuǎn)子盤在 t+Δt時刻的溫度，℃；Tdt為轉(zhuǎn)子盤在t時刻的溫度，℃。

如果式(20)中的Δt→0，則轉(zhuǎn)化為

將式(15)，式(19)和式(21)代入式(18)中，可得轉(zhuǎn)子盤瞬時溫度的預(yù)測模型為

預(yù)測勵磁繞組瞬時溫度與上文分析類似，在此不再贅述。而在預(yù)測過程中忽略對流換熱的影響，其瞬時溫度估算模型為

式中：Mc為勵磁繞組的質(zhì)量，kg；cc為勵磁繞組的比熱；Tc0和Tc1分別為制動前后勵磁繞組的溫度，℃；hc為勵磁繞組輻射換熱系數(shù)。

1.3 電渦流緩速器非線性數(shù)學(xué)模型實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證

本文以1900型電渦流緩速器為例進(jìn)行理論計算，并在緩速器性能測試臺架上進(jìn)行實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證，如圖3所示。

該型電渦流緩速器具體結(jié)構(gòu)參數(shù)如下：氣隙長度lg＝1.5mm，鐵芯直徑d＝87mm，轉(zhuǎn)子盤中心半徑r1＝210mm；4個勵磁繞組，線圈匝數(shù) N＝330；穩(wěn)壓電

圖3 電渦流緩速器綜合性能實(shí)驗(yàn)臺架

方程P(B)＝0的解為電渦流緩速器氣隙磁感應(yīng)強(qiáng)度。

圖4為電渦流緩速器在常溫下的制動轉(zhuǎn)矩實(shí)驗(yàn)曲線，當(dāng)車輪轉(zhuǎn)速低于900r/min時，電渦流緩速器制動轉(zhuǎn)矩隨著轉(zhuǎn)速增加而升高；當(dāng)轉(zhuǎn)子盤轉(zhuǎn)速達(dá)到900r/min時制動轉(zhuǎn)矩達(dá)到峰值，并且隨著轉(zhuǎn)子盤轉(zhuǎn)速的繼續(xù)升高，電渦流緩速器的制動轉(zhuǎn)矩開始下降。理論計算曲線在低速區(qū)能夠很好的逼近實(shí)驗(yàn)曲線，但是在高速區(qū)則與實(shí)驗(yàn)曲線存在一定的偏差。這表明關(guān)于電渦流緩速器制動特性的非線性數(shù)學(xué)模型在表達(dá)渦流磁動勢對氣隙磁動勢的影響上仍有待改進(jìn)[18]。同時，由于實(shí)驗(yàn)曲線和理論計算曲線顯示的峰值制動轉(zhuǎn)矩對應(yīng)的轉(zhuǎn)速相同，體現(xiàn)該非線性數(shù)學(xué)模型中能夠表達(dá)軟磁材料磁飽和特性的影響。源電壓U＝24V，最大勵磁電流I＝120A。本文中利用二分法求解式(9)得到氣隙磁感應(yīng)強(qiáng)度，首先構(gòu)造一個新函數(shù)為

圖4 常溫下制動轉(zhuǎn)矩理論計算與實(shí)驗(yàn)對比曲線

圖5 為電渦流緩速器在高溫下的制動轉(zhuǎn)矩實(shí)驗(yàn)曲線，實(shí)驗(yàn)中首先連續(xù)使用電渦流緩速器進(jìn)行多次制動，使得轉(zhuǎn)子盤吸收足夠的制動能量升高其溫度，同時長時間的制動也導(dǎo)致勵磁線圈溫度升高到極限值；然后在電機(jī)轉(zhuǎn)速上升到1 600r/min后關(guān)閉電機(jī)，使用電渦流緩速器進(jìn)行制動，采集轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)矩傳感器信號。電渦流緩速器在高溫下制動的實(shí)驗(yàn)值較常溫下的實(shí)驗(yàn)值有明顯的衰退，理論計算曲線與實(shí)驗(yàn)曲線吻合較好，這表明本文中對材料隨溫度變化的非線性特性的處理比較合理。

圖5 高溫下制動轉(zhuǎn)矩理論計算與實(shí)驗(yàn)對比曲線

控制電機(jī)的轉(zhuǎn)速使其始終維持在800r/min，開啟電渦流緩速器在最大擋位上持續(xù)制動，得到如圖6～圖8所示拖摩制動工況實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)。實(shí)驗(yàn)表明隨著制動時間的持續(xù)，在電源電壓輸出不變的情況下，電渦流緩速器輸出的制動轉(zhuǎn)矩不斷衰減，從最初的1 700下降為900N·m，電渦流緩速器轉(zhuǎn)子盤溫度由32緩慢增加到574℃，勵磁繞組溫度由25緩慢增加到115℃。這是由兩部分原因造成的：一是長時間的工作使得勵磁繞組溫度上升到極限值，銅導(dǎo)線的電阻率隨溫度的升高而增加，導(dǎo)致勵磁繞組的電阻值變大，進(jìn)而減小電渦流緩速器的勵磁電流；二是電渦流緩速器持續(xù)吸收制動能量使得轉(zhuǎn)子盤溫度不斷上升，轉(zhuǎn)子盤的電阻率隨溫度的升高而也相應(yīng)的增加，造成轉(zhuǎn)子盤電阻值變大，進(jìn)而減小電渦流的大小和輸出的制動功率。在圖6～圖8中理論計算曲線與實(shí)驗(yàn)曲線在趨勢上吻合較好但在數(shù)值有所偏差，這表明本文中提出的瞬時溫度預(yù)測方法是有效的。

圖6 拖摩制動工況下制動轉(zhuǎn)矩理論計算與實(shí)驗(yàn)對比曲線

圖7 拖摩制動工況下勵磁線圈溫度理論計算與實(shí)驗(yàn)對比曲線

圖8 拖摩制動工況下轉(zhuǎn)子盤溫度理論計算與實(shí)驗(yàn)對比曲線

2 制動轉(zhuǎn)矩控制方法對電渦流緩速器耗能特性的影響分析

2.1 分級控制方法的耗能量計算

如圖9所示，采用分級控制方法的電渦流緩速器一般具有4個控制擋位：擋位開關(guān)處于0擋位時，電渦流緩速器不工作，與車載電源斷開；擋位開關(guān)處于第1擋位時，第1組勵磁繞組通電，這時電渦流緩速器提供25%的制動能力；擋位開關(guān)處于第2擋位時，第1組和第2組勵磁繞組均通電，電渦流緩速器提供50%的制動能力；擋位開關(guān)處于第3和第4擋位時依此類推[19]。

圖9 傳統(tǒng)電渦流緩速器控制方法原理圖

傳統(tǒng)的分級控制方法使用繼電器控制電渦流緩速器分擋，繼電器在控制過程中會產(chǎn)生電弧造成安全隱患，因此采用電子控制裝置取代繼電器實(shí)現(xiàn)上述功能逐步成為電渦流緩速器控制器市場的主流[20]。在制動過程中，假設(shè)電壓源額定電壓恒定不變，但是電渦流緩速器總電阻值隨著擋位變化而不同，其總耗電量可表示為

式中：t1，t2，t3和 t4分別為第 1，2，3 和 4 組勵磁繞組的工作時間，s。

2.2 無級控制方法的耗能量計算

分級控制方法輸出的制動轉(zhuǎn)矩逐級改變而造成電渦流緩速器制動時舒適性差，為克服分級控制方法的缺陷，利用直流斬波器改變與車載電源的導(dǎo)通時間，控制施加在勵磁繞組兩端的等效電壓，可以無級調(diào)節(jié)電渦流緩速器輸出的制動轉(zhuǎn)矩[21]?；跓o級控制方法的電渦流緩速器耗電量表達(dá)式為

此時電壓源輸出的實(shí)際電壓值為

其中氣隙磁感應(yīng)強(qiáng)度為

2.3 兩種制動轉(zhuǎn)矩控制的耗能特性分析

下面通過對比分析基于分級控制方法和無級控制方法的電渦流緩速器制動特性和耗能特性。首先根據(jù)上文建立的電渦流緩速器非線性數(shù)學(xué)模型進(jìn)行仿真研究，在仿真過程中忽略輪胎和道路之間的滑移率，具體仿真參數(shù)如下：汽車總質(zhì)量為14 500kg；主減速器傳動比為4.87；輪胎滾動半徑為0.505m；汽車行駛坡度為2%。

初始車輪轉(zhuǎn)速為1 400r/min左右，然后控制電渦流緩速器以維持汽車恒速行駛。兩種控制方法均能快速地控制汽車達(dá)到恒定的車輪轉(zhuǎn)速740r/min。隨后無級控制方法控制電渦流緩速器的制動轉(zhuǎn)矩維持在530N·m左右，其輸出的制動轉(zhuǎn)矩存在細(xì)微的波動，如圖10所示。分級控制方法輸出的制動轉(zhuǎn)矩在400～780N·m之間依次變換，即電渦流緩速器在1擋和2擋之間頻繁的切換。1擋輸出的制動轉(zhuǎn)矩明顯的逐漸衰減，2擋輸出的制動轉(zhuǎn)矩同樣如此。同時，電渦流緩速器處于1擋時間越來越短，處于2擋時間卻越來越長。

圖10 兩種控制方法的制動轉(zhuǎn)矩曲線

圖11 兩種控制方法的轉(zhuǎn)子盤轉(zhuǎn)速曲線

由圖11可見，無級控制方法能夠很好地控制汽車車速使其保持恒定，但是分級控制方法的車輪轉(zhuǎn)速卻在700～760r/min之間振蕩波動。車輪轉(zhuǎn)速波動的區(qū)間是根據(jù)控制要求設(shè)定，區(qū)間設(shè)置的越寬，駕駛員的舒適感越差。聯(lián)合圖10和圖11可以得出，在制動長達(dá)250s后，2擋制動轉(zhuǎn)矩衰減到接近無法維持轉(zhuǎn)速控制區(qū)間，這時車輪轉(zhuǎn)速下降的很慢，如果制動持續(xù)，應(yīng)當(dāng)會要求控制器在2擋和3擋之間切換。

圖12表明在兩種控制方法下轉(zhuǎn)子盤溫度變化趨勢和數(shù)值都很接近，因此兩種控制方法下轉(zhuǎn)子盤吸收的熱量基本相同，即電渦流輸出的制動功率相同，分級控制方法輸出的平均制動轉(zhuǎn)矩和平均轉(zhuǎn)速均近似等于無級控制方法的輸出。但是在制動過程中基于分級控制方法的1擋勵磁繞組的溫度遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于基于無極控制方法的勵磁繞組溫度，如圖13所示。產(chǎn)生這種現(xiàn)象的原因是分級控制方法兩個勵磁繞組的使用時間并不均衡，導(dǎo)致1擋勵磁繞組的溫度上升過快。

圖12 兩種控制方法的轉(zhuǎn)子盤溫度曲線

圖13 兩種控制方法的勵磁繞組溫度曲線

圖14 中顯示兩種不同的控制方法對電渦流緩速器耗電量的影響，很明顯使用分級控制方法的耗電量大于無級控制方法。同時，在使用分級控制方法時，由于1擋勵磁繞組一直處于導(dǎo)通狀態(tài)，其的耗電量大約為2擋勵磁繞組耗電量的1.5倍，如圖15所示。而為便于比較，在仿真實(shí)驗(yàn)中無級控制方法只使用兩個勵磁繞組工作，所以它們的耗電量應(yīng)該相同。

圖14 兩種控制方法的耗電量曲線

圖15 分級控制方法1擋和2擋耗電量曲線

在使用兩種控制方法的轉(zhuǎn)子盤溫度相同且均有兩組勵磁繞組工作的情況下，分級控制方法耗電量大于無級控制方法的原因主要是制動任務(wù)分配不均勻。分級控制方法將過多的制動任務(wù)分配給1擋勵磁繞組，導(dǎo)致其溫度迅速升高。根據(jù)式(26)和圖10分析得到，1擋勵磁繞組的電阻變大導(dǎo)致其勵磁電流和制動轉(zhuǎn)矩均減小，造成2擋勵磁繞組的工作時間增加和耗電量的額外增加。由此可以預(yù)見，當(dāng)電渦流緩速器在3擋或4擋之間切換時，無級控制方法的節(jié)能效果就不會很明顯；但當(dāng)電渦流緩速器輸出制動轉(zhuǎn)矩較小且工作時間較長時，無級控制方法的節(jié)能效果會非常顯著。所以為在使用電渦流緩速器制動過程中盡可能的節(jié)約能量消耗，應(yīng)均勻地將制動任務(wù)分配給4個勵磁繞組，以保證單個勵磁繞組的溫度不至于過高而增加能量消耗。

3 結(jié)論

本文中分別建立電渦流緩速器制動特性和熱力學(xué)特性模型，分析電渦流緩速器分級控制方法和無級控制方法的耗能特性，得到如下結(jié)論。

在使用過程中，分級控制方法耗電量大于無級控制方法，其主要原因是分級控制方法使得制動任務(wù)分配不均勻，將過多的制動任務(wù)分配給低擋位勵磁繞組，導(dǎo)致其對應(yīng)的勵磁繞組溫度迅速升高和造成耗電量的額外增加；而無極控制方法則均勻的將制動任務(wù)分配給所有勵磁繞組，以保證單個勵磁繞組的溫度不至于過高而增加能量消耗。

考慮到電渦流緩速器在我國商用汽車上安裝與使用已普遍，無級控制方法能夠解決分級控制帶來的制動舒適度差的問題，建議使用無級調(diào)節(jié)的電渦流緩速器控制以替代基于分級方法的控制器，并精確控制電渦流緩速器的制動過程。從電渦流緩速器設(shè)計的角度而言，應(yīng)盡可能的增加電渦流緩速器的磁極對數(shù)，以使電渦流緩速器在制動過程中更加節(jié)能。