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基于无离合器AMT的电动变速驱动系统换挡过程同步控制研究

王继生  
【摘要】:近年来虽然电动汽车的发展取得了长足的进步,但受困于目前电动汽车的主要问题就是初始成本高和行驶里程不理想,对于解决这个矛盾关键问题主要有两个:即开发高容量电池和高性能电机驱动系统。针对电动汽车多档化和动力传动集成化的趋势,多档化能够降低对电机和电池的要求,使驱动电机的工作区域扩大,通过对传动系统的控制来保证牵引电机总是能够工作在理想的区域,从而提高整车的动力性、经济性等指标,变速器能够实现换挡的条件就是输入输出端的转速能够达到同步,同时由于电机的控制性能优于发动机,可以实现同步换挡控制,因此在电机变速驱动系统中可去除离合器,而通过控制电机的转速、转矩来实现无离合器直接换挡。 本文以某汽车研发公司设计的纯电动汽车为研究对象,首先分析讨论了两档变速无离合器换挡的电动变速驱动系统的结构构造,详细介绍了其变速机理和工作模式,对换挡过程中的换挡品质进行了分析。鉴于两档变速驱动中去除了离合器,于是从同步器在滑摩前后的受力特性为研究点,建立了同步器数学模型,通过公式推导出得到提高换挡品质的方法,为最终实现换挡品质的提高提供了依据。 其次搭建驱动电机永磁同步电机(PMSM)的电气控制系统模型,以永磁同步电机最常用的矢量控制为基础,以控制电机来满足换挡条件来验证两档变速无离合器的换挡机理和可行性,并且从升降档两个方面进行仿真,为后面整车的仿真研究及换挡建模提供了理论依据。 然后为适应智能换挡的趋势需要,添加AMT自动换挡,以传统内燃机AMT换挡控制策略为基础,但又针对电动机与内燃机的区别,制定适应电动汽车两档变速的AMT换挡控制策略,并用Matlab/stateflow模块进行整车仿真研究,制定驾驶员控制策略并进行不同的驾驶意图情况下的仿真自动换挡研究,试验结果表明该换挡控制策略真实可行。 最后本文还进行了电机换挡控制的台架试验和车载运行实验,调试运行取得了比较满意的结果,并且对试验结果进行了分析。通过台架实验得到大量的实验数据,并为后续的添加AMT自动换挡打定了基础,通过车载实验,能够在样车运行的过程中顺利实现换挡,对推广到其他纯电动汽车上面去具有很好的应用价值。


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