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纯电动汽车两挡AMT控制单元软硬件开发及台架试验

谢奇明  
【摘要】:随着新能源汽车产业迅速发展,纯电动汽车的动力性能和续航里程得到了大幅度提升,但是与传统燃油汽车相比仍具有一定差距。纯电动汽车装备多个挡位变速器是纯电动汽车未来的发展趋势,能够提高的加速能力、爬坡能力、最高车速,同时增加整车续航里程。在装备两挡机械式自动变速器(Automatic Manual Transmission,AMT)的纯电动汽车上,AMT控制单元直接决定了换挡品质和可靠性,因此AMT控制单元的开发具有重大的意义。本文基于某一款纯电动汽车,开发两挡AMT控制单元,分析换挡过程中影响换挡品质的因素,设计相应的经济性换挡规律,然后开发了两挡AMT控制单元硬件和软件。通过在纯电动汽车AMT试验台架进行换挡试验,结果初步验证两挡AMT控制单元应用层软件满足功能需求。具体的研究内容和方法如下:1.分析两挡AMT换挡流程,然后通过建立换挡过程中数学模型,研究纯电动汽车AMT换挡过程中影响换挡品质的因素。为了增加纯电动汽车续航里程,制定两挡AMT经济性换挡规律。在AMESim中搭建装备两挡AMT的纯电动汽车模型和在MATLAB/Simulink中编写了换挡控制策略,通过AMESim与Simulink进行联合仿真,在NEDC循环工况下得出了两挡AMT的挡位变化状况和动力电池SOC值,采用同样的仿真方法对采用单级减速器的纯电动汽车进行仿真。仿真结果验证了装备两挡AMT经济性换挡规律能够降低能耗,增加纯电动汽车续航里程。2.对纯电动汽车两挡AMT控制单元的功能需求进行分析,设计了两挡AMT控制单元电路原理图,包含主控芯片的最小系统、开关量信号处理电路、模拟量信号处理电路、频率量信号处理电路、换挡电机驱动电路、CAN通信接U电路。根据硬件可靠性设计的规则,设计了 PCB结构图。3.基于μC/OS-II开发TCU嵌入式操作系统,提高任务处理的实时性。TCU应用层软件使用MATLAB/Simulink进行编写,分别编写了信号采集组件、策略管理组件、换挡执行组件、驱动电机转矩恢复组件,利用MATLAB/RTW自动生成目标C代码。AMT离线挡位位置自学习策略直接使用C语言编写。4.搭建纯电动汽车AMT试验台架,对AMT挡位位置数据进行标定。将应用层软件移植到一款成熟TCU产品中进行动态换挡试验,TCU能够协同控制驱动电机和换挡执行机构完成升挡和降挡动作,验证AMT控制单元应用层软件满足设计的要求。


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