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两挡AMT无动力中断换挡协调控制研究

湖南大学学报（自然科学版） 2019年第8期46卷 20-27页

作者：王明盛继新丁飞张邦基文桂林张农湖南大学汽车车身先进设计制造国家重点实验室湖南长沙410082 上汽大众汽车股份有限公司上海201805

针对一种纯电动汽车用离合器后置式二挡机械式自动变速器(AMT),提出将同步器布置于变速器第二轴的方案,通过离合器和同步器的切换控制实现无动力中断换挡.为使换挡过程中变速器输出扭矩变化平顺,综合考虑冲击度与滑摩功等换挡性能指标,... 详细信息

针对一种纯电动汽车用离合器后置式二挡机械式自动变速器(AMT),提出将同步器布置于变速器第二轴的方案,通过离合器和同步器的切换控制实现无动力中断换挡.为使换挡过程中变速器输出扭矩变化平顺,综合考虑冲击度与滑摩功等换挡性能指标,针对换挡过程的不同阶段,采用相应的换挡协调控制策略:扭矩相时驱动电机扭矩保持不变,同时协调控制离合器扭矩;惯性相时分别采用PID、自适应模糊PID控制电机扭矩使离合器转速差跟踪目标轨迹.基于Matlab/Simulink建立整车纵向动力学模型并进行仿真试验.结果表明:所制定的换挡协调控制策略是有效的,相较于惯性相时采用PID控制离合器转速差,采用自适应模糊PID控制能有效改善换挡品质,换挡过程中最大冲击度和滑摩损失都有所减小,变速器输出扭矩变化平顺无动力中断,整车舒适性有较大提高.

关键词：电动汽车 AMT 换挡无动力中断自适应模糊PID控制协调控制

电动汽车无动力中断两挡变速系统参数集成优化

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计算机集成制造系统 2020年第9期26卷 2453-2462页

作者：李聪波余必胜陈睿杰单亚帅李月重庆大学机械传动国家重点实验室重庆400030

为了提高电动汽车的动力性和经济性,提出一种两挡变速系统参数集成优化方法。首先,提出一种无动力中断的两挡变速系统并对其性能指标进行分析,进而对两挡变速系统的参数进行初步匹配,确定参数优化范围;然后,利用模拟退火粒子群优化算法... 详细信息

为了提高电动汽车的动力性和经济性,提出一种两挡变速系统参数集成优化方法。首先,提出一种无动力中断的两挡变速系统并对其性能指标进行分析,进而对两挡变速系统的参数进行初步匹配,确定参数优化范围;然后,利用模拟退火粒子群优化算法,以百公里加速时间和工况总能耗为优化目标,对两挡变速系统参数进行集成优化;最后对优化结果进行仿真分析。结果表明,两挡变速系统参数集成优化比单独优化两挡变速器参数和换挡机构参数,百公里加速时间分别缩短了6.62%和4.65%,新标欧洲循环测试(NEDC)工况总能耗分别下降了2.51%和2.02%,从而有效地提高了电动汽车的动力性和经济性。

关键词：电动汽车无动力中断两挡变速系统参数集成优化

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轮毂电机两挡变速器协同无动力中断换挡控制

汽车工程 2023年第10期45卷 1885-1896页

作者：王军年张春林赵梦圆强越郭大畅杨钫吉林大学汽车仿真与控制国家重点实验室长春130025 中国第一汽车集团有限公司新能源开发院长春130011

分布式驱动汽车由于其左右轮转矩独立可控等优点,近年来受到广泛关注;而两挡变速器的使用可有效提高此类电动汽车的动力性与经济性。本文针对分布式驱动汽车提出了一种轮毂电机两挡变速器构型,并针对该构型设计了基于前馈加反馈的无动... 详细信息

分布式驱动汽车由于其左右轮转矩独立可控等优点,近年来受到广泛关注;而两挡变速器的使用可有效提高此类电动汽车的动力性与经济性。本文针对分布式驱动汽车提出了一种轮毂电机两挡变速器构型,并针对该构型设计了基于前馈加反馈的无动力中断换挡控制策略,以解决两挡变速器换挡过程动力中断的问题。接着,针对左右轮毂电机两挡变速器协同换挡问题,提出基于逻辑门限的左右协同换挡控制策略,以避免车辆在换挡过程中产生的较大横纵向加速度突变。最后基于搭建的Simulink-Simscape模型进行了无动力中断换挡与左右协同换挡控制策略的仿真验证。仿真结果表明,本文所提控制策略可有效避免轮毂电机两挡变速器换挡过程的动力中断,并可有效减少左右不协同换挡所带来的整车横纵向加速度突变。

关键词：电动汽车分布式驱动轮毂电机两挡变速器无动力中断左右协同换挡

无动力中断电控机械式自动变速器换挡特性研究

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农业装备与车辆工程 2016年第5期54卷 1-7页

作者：陈运星马强湖北文理学院机械与汽车工程学院湖北省襄阳市441053 纯电动汽车动力系统设计与测试湖北省重点实验室湖北省襄阳市441053

通过对无动力中断电控机械式自动变速器(Seamless AMT,简称SAMT)的设计、建模与仿真,得到SAMT的换挡时间为90 ms,验证了换挡无动力中断、换挡时间短等优点,并且和AMT的百公里加速曲线进行了对比,验证了SAMT的优越性。换挡时离合器有不... 详细信息

通过对无动力中断电控机械式自动变速器(Seamless AMT,简称SAMT)的设计、建模与仿真,得到SAMT的换挡时间为90 ms,验证了换挡无动力中断、换挡时间短等优点,并且和AMT的百公里加速曲线进行了对比,验证了SAMT的优越性。换挡时离合器有不需要分离,只需要改变压紧力的换挡特性,在发动机的输出转速的配合下,提高了换挡的品质。

关键词：无动力中断机械式自动变速器换挡特性换挡品质

纯电动汽车无动力中断两挡AMT变速箱换挡控制

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纯电动汽车无动力中断两挡AMT变速箱换挡控制

作者：尹倪吉林大学

学位级别：硕士

随着电动汽车的不断发展,电动汽车变速箱也受到越来越多的关注。由于电动汽车对行驶平顺性的高要求,电动车变速箱的换挡品质显得尤为重要。AMT（Automated Manual Transmission）因其低成本和高效率被越来越多地应用于纯电动汽车。传统... 详细信息

随着电动汽车的不断发展,电动汽车变速箱也受到越来越多的关注。由于电动汽车对行驶平顺性的高要求,电动车变速箱的换挡品质显得尤为重要。AMT（Automated Manual Transmission）因其低成本和高效率被越来越多地应用于纯电动汽车。传统匹配AMT的车辆通常采用基于规则的换挡控制方式。采用这种方式需要大量的标定来保证其换挡品质,并且由于车辆行驶过程中的内部和外部的不确定因素,仅依靠标定难以在各种工况都达到最优的换挡品质。因此本文采用基于模型的控制,保证在各种工况下换挡品质的同时,避免了大量的标定工作。本文以一款后置式两挡机械式自动变速箱I-AMT（Inverse Automated Manual Transmission）为研究对象,为了提高其换挡品质,建立了变速箱动力学模型并设计了最优控制器,然后分别通过仿真与试验验证了控制器的性能。本文具体工作如下:1.介绍了 I-AMT的总体结构布置,介绍了超越离合器和换挡执行机构的工作原理。详细阐述其一、二挡的动力传递路线,解释了为什么这种变速箱能够实现无动力中断换挡,并指出了保证无动力中断换挡和提升换挡品质的要点。本文将换挡过程分为空行程、转矩相、惯性相、执行机构归位四个阶段,针对各阶段提出控制策略,并指出惯性相的控制是提升换挡品质的关键。2.对惯性相阶段的变速箱进行动力学建模,以LQR（Linear Quadratic Regulation）为理论基础,考虑到外界和车辆内部扰动,引入扰动项并推导出扰动抑制控制律。由于扰动无法通过传感器测得,为此设计了扰动观测器,以提升控制器的鲁棒性。3.在Simulink中对车辆和控制器进行了建模并仿真。仿真工况分别为加速踏板恒定和变化下的升降挡,并选用了最优控制和开环控制的控制策略进行对比。仿真结果表明本文提出的控制策略能够提高I-AMT的换挡品质。4.搭建实车试验平台,设计了自动变速箱电子控制单元（TCU）和上位机软件,并进行了实车的换挡试验。工况分别为不同加速踏板深度下的升挡和加速踏板最大深度下的动力降挡。结果显示换挡时间均在合理范围内,换挡冲击度满足平顺性要求,证明了本文提出的控制策略的有效性。

关键词：电动汽车两挡变速器无动力中断最优控制

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纯电动汽车无动力中断换挡控制技术研究

纯电动汽车无动力中断换挡控制技术研究

作者：董鹏北京工业大学

学位级别：硕士

随着当前环境污染和能源短缺问题的日益严重,节能减排成为目前主要的解决方法,对于汽车行业也是如此。传统发动机存在燃料燃烧的过程,使得汽车排放成为主要的污染源之一。发展新能源汽车则是一种解决汽车排放的重要途径,电动汽车作为绿... 详细信息

随着当前环境污染和能源短缺问题的日益严重,节能减排成为目前主要的解决方法,对于汽车行业也是如此。传统发动机存在燃料燃烧的过程,使得汽车排放成为主要的污染源之一。发展新能源汽车则是一种解决汽车排放的重要途径,电动汽车作为绿色汽车,已越来越受到大家的关注,在国家政策和环境压力下,纯电动汽车技术取得了快速发展。目前纯电动汽车考虑到成本和结构布局因素,驱动系统主要采用固定速比的减速器,单一挡位不能较好地满足汽车加速、爬坡和超车等多种驾驶需求。多挡位变速器能较好地解决这方面问题,但同时也存在换挡动力中断的问题,影响驾驶的舒适性,针对此问题提出无动力中断换挡策略,并进行实验台架验证。首先根据整车性能要求,计算匹配整车动力系统的参数,并确定电机和变速器的类型和主要参数。在AVL CRUISE软件上对匹配的整车性能参数进行仿真验证,包括最高车速,加速时间和爬坡度,仿真结果显示所设计驱动系统参数满足整车性能要求,证明了其参数匹配的合理性。然后搭建双电机AMT驱动系统的实验台架,对实验设备进行标定并验证台架的可靠性。以无动力中断换挡为控制目标,提出双电机输出转矩协同控制策略,并采用基于模型的方式在MATLAB/Simulink软件上开发控制策略模型。在搭建好的实验台架上对建立的控制策略模型进行验证,实验结果表明,双电机转矩协同控制在换挡时可以减小变速器输出轴的转速波动,维持变速器的转矩输出,验证了双电机无动力中断换挡的可行性。最后对单电机两挡变速器驱动系统进行循环工况实验,计算工况下的能量消耗.同时用动态规划算法对原换挡曲线进行优化,提高了整车的经济性能。

关键词：纯电动汽车双电机无动力中断换挡控制

电动汽车无动力中断两挡变速器换挡机构参数优化及控制策略

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电动汽车无动力中断两挡变速器换挡机构参数优化及控制策略

作者：单亚帅重庆大学

学位级别：硕士

纯电动汽车由于其本身噪声小、污染少、能量转化效率高以及是车联网技术的最佳载体等一系列特点,受到了政府部门、制造厂商和广大消费者的一致青睐,被认为是汽车工业的未来发展趋势之一。而纯电动汽车两挡变速器通过传动比的变化,可以... 详细信息

纯电动汽车由于其本身噪声小、污染少、能量转化效率高以及是车联网技术的最佳载体等一系列特点,受到了政府部门、制造厂商和广大消费者的一致青睐,被认为是汽车工业的未来发展趋势之一。而纯电动汽车两挡变速器通过传动比的变化,可以提升车辆的动力性能和经济性能,同时可以使驱动电机更多地工作在高效率区间,是纯电动汽车传动系统的研究重点。本文以重庆某汽车有限公司“电动汽车两挡变速系统研究”项目为依托,提出一种纯电动汽车无动力中断两挡变速器,并对其换挡机构参数优化和控制策略问题进行研究,以提升两挡变速器的换挡品质。首先,在总结现有两挡变速器结构特点的基础上,提出一种新型无动力中断两挡变速器结构。将其换挡工作过程划分为三个阶段,分阶段建立整车动力学模型,并对冲击度和滑摩功这两个换挡品质评价指标进行分析,研究该两挡变速器换挡过程中冲击度和滑摩功的产生机理。其次,对无动力中断两挡变速器换挡机构参数进行优化匹配。根据设计要求初步匹配换挡机构中的换挡结构参数和换挡电机参数,在此基础上,以冲击度和滑摩功为目标建立换挡机构参数优化模型,提出改进灰狼算法和Matlab/Simulink仿真模型相结合的优化方法,并通过案例对该优化方法的可行性进行验证,结果表明优化后的换挡机构参数可以大幅提升该两挡变速器的换挡品质。再次,制定无动力中断两挡变速器换挡机构控制策略。通过对优化变量离散化处理建立以冲击度和滑摩功为目标的换挡电机转速控制优化模型,利用改进灰狼算法结合Matlab/Simulink仿真模型进行优化求解,得到两挡变速器换挡机构最优控制策略,并通过三种极限换挡时刻验证该优化方法的可行性和适用性。最后,试验验证两挡变速器无动力中断换挡特性。对两挡变速器进行样机设计和加工装配,搭建两挡变速器性能试验台架,对试验数据进行统计处理,结果表明该新型两挡变速器能够保证换挡过程中动力不中断。

关键词：两挡变速器无动力中断换挡机构参数优化控制策略

纯电动汽车二挡无动力中断变速器换挡特性研究

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纯电动汽车二挡无动力中断变速器换挡特性研究

作者：姚伟浩华南理工大学

学位级别：硕士

在纯电动汽车上搭载两挡变速器,能够有效兼顾车辆的动力性和经济性,目前越来越多的专家学者在此方面开展了研究。针对纯电动汽车驱动特点,本文提出了一种无动力中断两挡机械式变速器(以下简称2-Speed UST—2-Speed Uninterrupted Shift ... 详细信息

在纯电动汽车上搭载两挡变速器,能够有效兼顾车辆的动力性和经济性,目前越来越多的专家学者在此方面开展了研究。针对纯电动汽车驱动特点,本文提出了一种无动力中断两挡机械式变速器(以下简称2-Speed UST—2-Speed Uninterrupted Shift Transmission)方案,2-Speed UST是以超越离合器与摩擦片式离合器交替传递动力从而实现挡位切换,取代了普通机械式变速器同步器传动机构。超越离合器自动实现结合和超越的特性使得2-Speed UST仅需通过操纵摩擦片式离合器即可实现挡位的切换。因此,2-Speed UST在保证无动力中断换挡的基础上,更降低了整个换挡过程中换挡控制要求。其具有生产继承性好、成本低、操纵简单、效率高、无换挡动力中断等特点,在纯电动汽车上具有良好的应用价值。本文以2-Speed UST为研究对象,穿插运用理论分析,建模仿真和试验验证等方法,对其换挡原理、换挡特性、换挡品质和整车应用展开研究,主要内容包括如下:提出了2-Speed UST传动方案,运用牛顿力学方法分阶段建立变速器的动力学模型,分析2-Speed UST升、降挡原理及其操作方法。整车匹配计算及建模仿真。依照标准要求计算得到包括电机、电池及变速器传动比等各关键参数。在MATLAB/Simulink仿真软件平台上,建立了整车传动系统仿真模型。对2-Speed UST无动力中断的升、降挡特性进行了仿真验证。试验验证无动力中断换挡特性。搭建换挡功能传动试验台,基于MATLAB/Real-time Windows Target工具箱编写了上位机测控软件,验证了换挡动力传递不会产生中断的特性。针对惯性相结束时的冲击问题进行了优化研究,设计了升、降挡电机控制策略,通过仿真与试验对比,结果表明该策略有效降低了换挡冲击度。整车性能研究。研究了搭载2-Speed UST的纯电动汽车整车性能表现,2-Speed UST较单挡主减速比能够有效改善整车性能。基于遗传算法对两挡速比进行优化,进一步提升了整车性能。结果表明,与其它变速器相比,2-Speed UST能够较好平衡与兼顾电动汽车成本和整车性能要求。

关键词：纯电动汽车两挡机械式变速器无动力中断整车性能

纯电动汽车无动力中断两挡变速驱动桥设计与换挡控制

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纯电动汽车无动力中断两挡变速驱动桥设计与换挡控制

作者：盖际羽吉林大学

学位级别：硕士

随着经济的快速发展,汽车保有量的连年攀升,使得交通行业能源消耗巨大和环境污染问题愈加受到关注;屡创新高的燃油价格、能源供给安全和碳排放温室效应带来的各种危害,迫使各国政府和车企加强对新能源汽车尤其是纯电动汽车的投入和研发... 详细信息

随着经济的快速发展,汽车保有量的连年攀升,使得交通行业能源消耗巨大和环境污染问题愈加受到关注;屡创新高的燃油价格、能源供给安全和碳排放温室效应带来的各种危害,迫使各国政府和车企加强对新能源汽车尤其是纯电动汽车的投入和研发的力度。纯电动汽车与传统燃油车相比有着行驶无污染、低噪声、起步动力足以及能量转化率高等优点,但受电池容量限制,也存在着续驶里程不足的问题;此外目前市面上的电动汽车多数采用固定速比主减速器的驱动桥,因速比的设计必须兼顾经济性和动力性的双重需求,因此导致车辆低速爬坡或加速性能动力不足,且电机不能在多种复杂工况下一直工作在高效区间,限制了汽车经济性。现有研究和应用方案选择在传动系统中加装变速器来改变电机的工作区间以解决上述问题,提升效果显著,现有方案构型常采用啮合套或同步器实现换挡,结构简单、产品继承性好,但存在着挡位切换时的动力中断问题,会导致换挡冲击并影响驾驶体验。一些学者针对此问题提出电机主动调速的方法来减少动力丢失时间,不过该方法需对电机和同步器进行协调控制,对控制精度要求高,达到良好效果较为困难。针对上述问题,本文提出一种能实现无动力中断换挡的新型两挡变速驱动桥,重点研究其设计及参数匹配、建模分析和换挡控制问题,研究目的旨在保证汽车动力性的前提下提高汽车经济性,并改善换挡动力平顺性,提升电动汽车驾驶品质和产品性能。首先,本文首先讨论了纯电动汽车产业发展背景和课题研究意义,并对现有的两挡变速驱动系统构型方案进行归纳总结,分析其优缺点,同时对现有两挡变速驱动桥换挡过程控制方法的国内外研究现状进行调研分析。在此基础上,提出了一种能实现无动力中断换挡的新型两挡变速驱动桥,旨在保证汽车动力性和经济性的前提下提高其换挡动力平顺性;针对提出的两挡变速驱动桥,先是对其结构特点和无动力中断换挡工作原理进行分析,再对结构中的关键部件离合器进行选型,后根据参考车型参数和性能指标进行了电机和传动系统的参数匹配,并以经济性为目标对传动比进行优化。接着,为深入分析换挡过程转速转矩的变化,对本文驱动桥传动系统进行动力学建模;再以推导得到的动力学方程为基础,对升挡和降挡过程进行理论分析;之后将搭建两挡变速驱动桥的三维模型导入到ADAMS软件中建立虚拟样机,设置合适的升降挡工况,将升降挡过程仿真结果与理论分析结论进行对比,以验证其无动力中断换挡的功能可行性。然后,选取合适的换挡品质评价指标,以使两挡变速驱动桥在保证换挡品质良好的前提下能更好地实现无动力中断换挡功能;再分别以动力性和经济性为目标计算两种换挡规律,确定适合于该驱动桥应用车型的换挡规律,以提升整车性能;之后根据所推导出的传动系统动力学方程和换挡过程分析结论,制定了换挡执行控制策略,通过控制离合器和电机转矩的变化确保换挡品质的提高。最后,为了验证新型两挡变速驱动桥换挡规律和控制策略的有效性,在MATLAB/Simulink仿真软件中建立换挡规律逻辑,然后在AVL Cruise中搭建整车模型并设置仿真工况,进行联合仿真试验,检验换挡规律对整车性能的提升效果;接着在MATLAB/Simulink中搭建两挡变速驱动桥的动力学模型和换挡执行控制策略,并进行仿真试验,通过合适的升、降挡工况,将所制定的电机、离合器转矩控制策略和开环控制下的换挡过程进行对比;仿真结果表明,本文制定的换挡规律能够提高整车经济性,且设计的换挡执行控制策略能够提高两挡变速驱动桥的换挡品质,换挡时驱动桥有着更加平顺的动力输出效果。

关键词：纯电动汽车两挡变速无动力中断参数匹配动力学建模换挡控制