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基于耦合特性的机电控制无级变速器速比控制

吉林大学学报（工学版） 2019年第6期49卷 1951-1958页

作者：刘俊龙孙冬野刘小军尤勇重庆大学机械传动国家重点实验室

对一种夹紧力可调的机电控制无级变速器(CVT)的结构和工作原理进行了详细的分析,说明了其速比和从动带轮夹紧力之间的耦合关系,建立了机电控制CVT电控电动执行机构的模型,制定了基于耦合特性的机电控制CVT速比控制策略。利用所建立的基... 详细信息

对一种夹紧力可调的机电控制无级变速器(CVT)的结构和工作原理进行了详细的分析,说明了其速比和从动带轮夹紧力之间的耦合关系,建立了机电控制CVT电控电动执行机构的模型,制定了基于耦合特性的机电控制CVT速比控制策略。利用所建立的基于MATLAB/Simulink的机电控制CVT传动系统仿真模型,仿真对比了常规控制与基于耦合特性控制的控制效果,仿真结果表明:基于耦合特性的控制策略在速比增大时响应时间减少约14%;同时尽管机电控制CVT消耗的能量增加,但是汽车的动力性有所提高。

关键词：流体传动与控制机电控制无级变速器耦合特性速比控制夹紧力控制

搭载机电控制无级变速器混合动力汽车模式切换仿真分析

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重庆大学学报（自然科学版） 2015年第6期38卷 58-67页

作者：叶明谢佳佳李鑫重庆理工大学汽车零部件先进制造技术教育部重点实验室重庆400054 重庆长安汽车股份有限公司重庆400023 重庆理工大学车辆工程学院重庆400054 重庆市科学技术研究院重庆401123

通过分析机电控制无级变速器(electrical-mechanical continuously variable transmission,EM-CVT)的结构特点,提出了搭载EM-CVT混合动力汽车的传动方案,建立了动力源数值模型、EM-CVT模型,分析了混合动力系统工作模式,并针对模式切换... 详细信息

通过分析机电控制无级变速器(electrical-mechanical continuously variable transmission,EM-CVT)的结构特点,提出了搭载EM-CVT混合动力汽车的传动方案,建立了动力源数值模型、EM-CVT模型,分析了混合动力系统工作模式,并针对模式切换时的冲击问题,以减小冲击度为目标,通过分析典型工况下动力源输出转矩特性和各部件的动态特性,提出了基于发动机、ISG电机、自动离合器以及EM-CVT相互协调控制策略。利用MATLAB/SIMULINK仿真平台建立混合动力传动系统动力学模型,并对典型的模式切换过程进行了仿真分析。结果表明,所提出的控制策略能够有效控制混合动力传动系统在模式切换时产生的冲击,提高了混合动力汽车的驾驶舒适性。

关键词：机电控制无级变速器混合动力汽车模式切换控制策略

机电控制无级变速器控制单元硬件在环测试系统

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重庆理工大学学报（自然科学） 2016年第9期30卷 18-25页

作者：夏超李鑫程越重庆理工大学车辆工程学院重庆400054 重庆理工大学汽车零部件先进制造技术教育部重点实验室重庆400054

介绍了基于LABCAr硬件在环测试系统的搭建方法及系统调试方法。以机电控制无级变速器控制单元为测试对象,通过对TCU的需求分析,搭建了基于LABCAR测试平台的硬件在环测试系统。该系统满足TCU基本功能、控制策略、故障诊断的测试要求,同... 详细信息

介绍了基于LABCAr硬件在环测试系统的搭建方法及系统调试方法。以机电控制无级变速器控制单元为测试对象,通过对TCU的需求分析,搭建了基于LABCAR测试平台的硬件在环测试系统。该系统满足TCU基本功能、控制策略、故障诊断的测试要求,同时具备了系统实时性、开放性和可扩展性。

关键词：硬件在环机电控制无级变速器 TCU LACBCAR

基于功能安全标准的EMCVT故障诊断系统开发

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基于功能安全标准的EMCVT故障诊断系统开发

作者：谭水平重庆理工大学

学位级别：硕士

随着电子技术的发展,汽车电子控制技术得到广泛应用,给消费者带来便利的同时,新的安全问题也随之而来。大量电控单元的应用使汽车构成了一个复杂的电子电气系统,电子产品失效所带来的危害逐渐成为汽车产品研发过程中炙手可热的话题。针... 详细信息

随着电子技术的发展,汽车电子控制技术得到广泛应用,给消费者带来便利的同时,新的安全问题也随之而来。大量电控单元的应用使汽车构成了一个复杂的电子电气系统,电子产品失效所带来的危害逐渐成为汽车产品研发过程中炙手可热的话题。针对汽车电子失效问题,ISO 26262功能安全标准对汽车电子产品的开发过程进行了规范和指导。EMCVT作为车辆传动系统中的重要组成部分,对整车的安全性起着举足轻重的作用,因此在TCU的软件设计过程按照ISO 26262标准开展系统性的功能安全设计对于提高整车功能安全水平、满足行业通行标准以及产品的通用化具有非常重要的意义。本文以功能安全标准为指导,对EMCVT的故障诊断系统进行设计。论文主要完成的工作如下:(1)以ISO 26262功能安全标准第3部分为理论基础,对EMCVT进行概念阶段设计。根据EMCVT的功能需求、工作环境和已知的失效模式进行相关项定义和危害分析与风险评估,分析了量化风险的3个影响因子和ASIL等级的评估细节和原则,并得出安全目标;根据安全目标对危害事件进行FTA分析,对违反安全目标的单点故障导出功能安全需求和技术安全需求。(2)EMCVT功能安全性设计。根据功能安全需求和技术安全需求,采用基于结构分析法的故障诊断理论对EMCVT进行故障诊断、故障容错控制和安全状态转移系统的设计。首先对引起调速功能失效的关键故障进行故障建模,并设计故障诊断系统,实现系统关键信号的实时监控;根据诊断结果,针对传感器故障进行控制信号的重构控制,重新获取调速控制系统中的关键信号,并将故障信号切换为重构后的信号,以实现传感器故障状态下调速功能的容错控制,使系统稳定运行。(3)EMCVT功能安全性试验。按照基于模型的设计方法完成了控制系统的模型在环测试、软件在环测试,并对搭建的控制模型进行检查与验证,确保模型与需求一致且符合建模标准;搭建了基于NI-PXI平台的EMCVT硬件在环测试系统,对可能直接导致调速功能失效的几个故障进行故障注入测试。硬件在环测试结果表明所设计的安全系统能在故障容错时间间隔内实现安全状态转移,可为EMCVT调速功能安全问题提供可行的解决方案。

关键词：机电控制无级变速器功能安全故障诊断容错控制基于模型的控制系统开发

搭载机电控制CVT电动汽车再生制动变速策略

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汽车工程 2014年第10期36卷 1278-1284页

作者：叶明谢佳佳叶心重庆理工大学汽车零部件先进制造技术教育部重点实验室重庆400054

基于对机电控制无级变速器工作原理的分析,提出电动汽车搭载机电控制无级变速器的结构方案,并相应地建立了电机数值模型、电池充电数学模型和机电控制无级变速器速比控制模型。综合考虑电机效率、机电控制无级变速器效率、电池荷电状态... 详细信息

基于对机电控制无级变速器工作原理的分析,提出电动汽车搭载机电控制无级变速器的结构方案,并相应地建立了电机数值模型、电池充电数学模型和机电控制无级变速器速比控制模型。综合考虑电机效率、机电控制无级变速器效率、电池荷电状态和整车特性,提出了再生制动时机电控制无级变速器的变速策略。在MATLAB/Simulink仿真平台上,搭建了系统再生制动性能仿真模型,并对搭载机电控制无级变速器的电动汽车再生制动性能进行了仿真。结果表明,采用所提出的变速策略与传统两挡变速策略相比,能更好地发挥电动汽车性能,提高再生制动过程中的能量回收率。通过台架试验,验证了仿真结果的有效性。

关键词：电动汽车机电控制无级变速器变速策略能量回收

搭载机电控制CVT混合动力汽车驱动工况调速策略研究

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搭载机电控制CVT混合动力汽车驱动工况调速策略研究

作者：彭江重庆理工大学

学位级别：硕士

本文以国家自然科学基金项目为依托,以搭载机电控制无级变速器的单轴并联式混合动力系统为研究对象,对混合动力系统各个驱动工况进行了CVT调速策略制定从而提高经济性能,在小附着系数道路上利用CVT的速比变化进行了整车动力性能的研究... 详细信息

本文以国家自然科学基金项目为依托,以搭载机电控制无级变速器的单轴并联式混合动力系统为研究对象,对混合动力系统各个驱动工况进行了CVT调速策略制定从而提高经济性能,在小附着系数道路上利用CVT的速比变化进行了整车动力性能的研究来提高整车动力性能。首先根据混合动力系统的结构特点确定了单轴并联式传方案,分析传动系统特性并根据实验数据分别建立了发动机ISG电机、机电控制无级变速器等关键部件数值模型。其次对混合动力系统的能量管理以及驱动工况的工作模式切换进行了分析,为了实现更好的经济性能,分别确定在纯电机驱动、发动机驱动、混合驱动和行车充电模式下的各个动力源的最佳运行工况点。以等效燃油消耗以及动力源的工作效率为前提,对各个驱动工况进行动力分配建立能量管理策略。然后在能量管理策略的基础上,分别计算出各个驱动工况最佳经济性能以及最佳动力性能的CVT速比,对汽车在小附着系数道路下CVT的速比进行了分析,从而制定相应的CVT调速策略。电机和发动机单独驱动根据发动机万有特性图和电机的效率图确定各自最佳经济性能工况点。发动机电机联合驱动工况以及行车充电工况,按照发动机电机以及CVT的系统效率最高为原则确定发动机和电机的最佳运行工况。最后在Cruise仿真平台上搭建整车模型,利用MATLAB/Simulink/Stateflow建立整车控制策略将其导入到CRUISE软件中,制定相应的计算任务,在最佳经济性CVT速比下进行经济性仿真,在最佳动力性CVT速比下动力性能仿真。仿真结果表明本文所制定的搭载机电控制CVT的混合动力性汽车驱动工况调速策略在整车满足动力性的同时实现了更好的经济性能。制定的CVT动力性调速策略能够更进一步的满足动力性要求,汽车在小附着系数的路况下,能够保证驱动车轮扭矩按照车轮不打滑的极限扭矩进行分配,保证了汽车的动力性能。

关键词：混合动力系统机电控制无级变速器驱动工况 CVT调速策略

搭载机电控制CVT混合动力汽车模式切换研究

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搭载机电控制CVT混合动力汽车模式切换研究

作者：谢佳佳重庆理工大学

学位级别：硕士

为了应对当前的环境污染和能源紧缺问题,发展新能源汽车成为汽车行业的主要研究趋势。而混合动力汽车由于其续航里程长,工况种类多,对电池技术没有较高要求等特点,使之成为目前最容易被大众所接受且最易实现产业化的一种新能源汽车。混... 详细信息

为了应对当前的环境污染和能源紧缺问题,发展新能源汽车成为汽车行业的主要研究趋势。而混合动力汽车由于其续航里程长,工况种类多,对电池技术没有较高要求等特点,使之成为目前最容易被大众所接受且最易实现产业化的一种新能源汽车。混合动力系统由于具有至少两种不同的动力源,根据两种动力源的不同组合从而产生不同的工作模式,不同工作模式相互切换时,传动系统各工作部件的工作状态有可能会发生改变,这可能会导致传动系统发生动力中断或者转矩波动,从而影响整车的驾驶性能。因此必须对混合动力汽车工作模式切换过程进行协调控制。本文以国家自然科学基金项目为依托,以搭载机电控制无级变速器的单轴并联式混合动力系统为研究对象,对混合动力系统工作模式切换时的动态协调控制策略进行了研究,主要研究工作有以下几个方面:首先分析了单轴并联式混合动力系统的结构特点,对其传动系统主要部件的动态特性进行分析,分别建立了发动机、ISG电机、自动离合器、机电控制无级变速器等关键部件模型。同时给出了模式切换控制策略的评价指标。然后对单轴并联式混合动力系统的工作模式进行了分析,将其分为驱动模式和制动模式。把模式切换过程分为三类:驱动模式间的切换过程,制动模式间的切换过程、驱动与制动模式间的切换过程。针对两种典型的驱动模式切换过程和一种驱动模式与制动模式切换过程进行了详细的动力学分析。对不同的模式切换过程,分别制定了综合考虑发动机、电机、离合器及变速器动态特性的协调控制策略。最后在Matlab/Simulink仿真平台上,对所提出了三种模式切换过程进行了仿真分析,并对有、无采用动态协调控制策略的仿真结果进行了对比。结果表明采用了动态协调控制策略的模式切换过程其冲击度更小,验证了所制定的动态协调控制策略在模式切换过程中能够提高模式切换品质。

关键词：混合动力系统机电控制无级变速器模式切换动态协调控制

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搭载机电控制CVT纯电动汽车驾驶性研究

搭载机电控制CVT纯电动汽车驾驶性研究

作者：马翔重庆理工大学

学位级别：硕士

现今多数纯电动汽车没有装备变速器,而电机的使用特性无法完全满足复杂的行驶工况对传动系统的要求,故纯电动汽车需装备变速器。机电控制无级自动变速器(Electric Mechanical Continuously Variable Transmission,EM-CVT)采用碟簧加压,... 详细信息

现今多数纯电动汽车没有装备变速器,而电机的使用特性无法完全满足复杂的行驶工况对传动系统的要求,故纯电动汽车需装备变速器。机电控制无级自动变速器(Electric Mechanical Continuously Variable Transmission,EM-CVT)采用碟簧加压,电机调速的方式,可适应于纯电动汽车。为验证机电控制CVT匹配电动车的功能与性能,开发了搭载EM-CVT的电动车原型。驾驶特性反映车辆对于驾驶意愿的响应特性及行驶平顺性。通过驾驶员的主观评价,原型车存在驾驶性的不足,需针对驾驶性进行优化。本文研究了纯电动汽车驾驶性评价的典型试验工况及驾驶性评价重点,针对搭载EM-CVT纯电动系统存在的驾驶性不足,研究了的电机功率管理控制策略、调速策略、CVT速比控制策略,针对存在的驾驶性不足,制订了满足驾驶性的新控制策略。具体研究内容如下:(1)在确定传统燃油汽车驾驶性评价指标的基础上,分析纯电动车辆构型、行驶模式与传统燃油车辆的不同及纯电动汽车的行驶工况。依据传统燃油车辆驾驶性评价的典型工况,细化了纯电动车辆驾驶性评价的典型工况及评价项目;通过对车辆行驶与制动过程纵向动力学的分析,总结了影响搭载CVT车辆驾驶性的因素;(2)通过分析搭载EM-CVT纯电动汽车的系统构型,并研究电机的物理模型,依据电机运动的数学方程,建立了异步电动机的数学模型;研究电池输入/输出功率与SOC间的关系,得到了电池的充、放电模型;分析机电控制无级变速器的机械结构与变速机理,建立了驱动机构模型、夹紧机构模型及速比变化率模型,最终建立了EM-CVT变速模型;通过纵向动力学特性,建立了整车传动模型;结合驾驶员模型,最终得到了后向仿真模型;(3)分析了驱动工况下起步工况、普通加速工况、高速加速工况,原控制策略下纯电动系统驾驶性存在的不足;研究了加速踏板标定的方法,提出了低SOC下车辆加速度反应时间长的解决方案;针对起步工况与驱动模式切换过程造成的冲击,提出增加起步模式与补偿模式的思路;研究了驾驶员的驾驶意图,提出引入加速踏板变化率作为驾驶意图识别的参数,并充分考虑SOC对电机功率的影响,提出采用模糊控制的方法实现驾驶意图的识别,综合SOC给出模糊控制规则;研究了CVT速比变化率对驾驶性影响的机理,研究了加速踏板变化率与速比变化率的关系,提出针对驾驶性调速策略的优化方法;充分研究PID控制器与实际速比变化的关系,提出综合驾驶意图,采用不同速比控制方法的思路;最后进行了连续加速工况下新旧控制策略的对比仿真;(4)分析再生制动介入工况、再生制动退出工况,原控制策略下纯电动系统驾驶性存在的不足;研究了介入工况产生冲击的原因,提出了解决方案;分析整车制动减速度与车速间的关系,提出优化再生制动退出工况的方法;研究了再生制动力、速比变化率、车速的关系,提出了满足驾驶性的再生制动工况调速策略优化的方法;进行了再生制动工况下新旧控制策略的对比仿真;针对城市工况下有制动踏板参与及无制动踏板参与两种工况,研究了造成驾驶性不足的原因,提出了该工况下解决驾驶性问题的方法,并进行了连续城市工况下新旧控制策略的对比仿真。

关键词：电动汽车机电控制无级变速器驾驶性评价驾驶性研究

机电控制CVT电控系统硬件在环系统研究及测试

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机电控制CVT电控系统硬件在环系统研究及测试

作者：陶瑞重庆理工大学

学位级别：硕士

为了响应国家节能减排的号召,各大汽车企业纷纷将精力放在了车辆动力传动系统及其控制系统的改进开发上。目前,无级变速器(CVT)因其驾驶平顺、效率高、节能等优点广泛应用在各大车型上,但是传统的CVT大多使用了泵、阀、液力变矩器等液... 详细信息

为了响应国家节能减排的号召,各大汽车企业纷纷将精力放在了车辆动力传动系统及其控制系统的改进开发上。目前,无级变速器(CVT)因其驾驶平顺、效率高、节能等优点广泛应用在各大车型上,但是传统的CVT大多使用了泵、阀、液力变矩器等液压系统,其节油效率并非十分理想。而机电控制无级变速器(EMCVT)结构简单,采用金属带传动方式传递动力,以齿轮、电机、弹簧等低成本、低能耗、高可靠性的机械元件代替传统CVT中的泵、阀等高能耗的液压元件,使得汽车的油耗更低,节油效果更佳。变速箱控制单元(Transmission Control Unit,TCU)作为变速器与发动机合理匹配工作的关键,对于提高发动机和变速器的工作效率以及汽车的驾驶舒适性、燃油经济性有着重要的意义。传统的台架试验测试方法已不能满足现代控制器的快速开发需求,而硬件在环仿真测试技术大大缩短了控制器的开发周期,已成为现代控制器开发过程中的重要一环。本文基于LABCAR仿真平台搭建了TCU硬件在环测试系统,并对TCU进行了基本功能测试和验证。在了解硬件在环仿真测试技术的原理和关键技术以及国内外研究现状的基础上,结合TCU的功能测试需求,通过分析TCU的工作环境和输入输出信号特点,确定了所设计硬件在环测试系统的功能要求和任务需求。比较分析国内外广泛应用的不同硬件在环测试系统的结构特点和功能特性,提出了基于LABCAR平台的TCU硬件在环测试系统总体设计方案,根据TCU输入输出信号的类型和特点进行了硬件板卡的选型工作。采用模块化建模的方法进行系统实时仿真模型的搭建,首先阐述了LABCAR GEVM模型的组成,然后将整个汽车系统进行不同层级的模块划分并对各个子模块进行建模研究,在熟悉各子模块的组成和工作原理后,基于Matlab/Simulink建模环境,用C代码实现各子模块的功能,并以S-Function的形式嵌入到程序环境中。根据实际EMCVT的传感器和执行器特性,在LABCAR-OPERATOR和Simulink中建立传感器、执行器与控制器之间的信号接口模型。最后,使用基于LABCAR平台搭建的TCU硬件在环测试系统进行了开环测试和闭环测试,结果表明TCU控制器的硬件电路功能正常,且调速控制策略能够实现对EMCVT速比的有效控制。

关键词：机电控制无级变速器 TCU 硬件在环 LABCAR 测试