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单行星排动力耦合的并联混合动力客车换挡控制研究

发布时间:2018-05-24 14:48

  本文选题:混合动力客车 + AMT ; 参考:《吉林大学》2016年硕士论文


【摘要】:在我国主要城市中,公交客车尽管在汽车总量中占有量较少,但排放的污染物却相当大,而混合动力公交车具有高效节能、环保减排的优势,因而对其的大力发展具有十分深远的意义。客车运行工况较复杂,行驶过程中换挡频繁,驾驶强度较大,况且一般的混合动力客车装备电机系统与发动机系统,其在不同模式下会有不同换挡策略,这进一步增加了手动换挡的难度。装有自动变速器的客车可以根据道路条件、车辆行驶状况自动变换挡位,减轻了驾驶员的负担。就多种自动变速器而言,机械式自动变速器(Automated Mechanical Transmission,简称AMT)不但具有结构简单、成本低及传动效率高的优势,而且优秀控制策略下的AMT传动系统还能极大改善客车节能效益与尾气排放,因此是混合动力客车理想的选择。由于AMT本身结构的限制,其换挡时存在动力中断,换挡冲击等缺陷会严重影响乘坐舒适性。因此,本文以单行星排动力耦合的并联混合动力客车为研究平台,对其AMT换挡过程的控制进行研究,以改善其换挡品质。本文主要内容如下:(1)分析单行星排动力耦合混合动力系统的结构特点。运用模拟杠杆法得出行星齿轮机构的转速和转矩特性。在此基础上对该混合动力系统的8种工作模式分别进行了具体分析,为AMT换挡控制策略的制定奠定基础。(2)该结构混合动力客车可以根据有无湿式离合器参与操作,将不同驱动模式下换挡控制分为两类。本文针对转速耦合驱动模式(换挡无离合器操作)与发动机单独驱动模式(换挡有离合器操作)分别建立了传动系统的动力学模型,并对换挡过程各个阶段进行了详细的动力学分析。根据相应的换挡评价指标,指出了换挡过程各阶段影响换挡品质的因素。(3)确定上述两种模式下换挡控制策略。其中转速耦合模式下,通过对发动机节气门开度的控制与电机主动调速来保证较好的换挡品质;在发动机单独驱动模式下,换挡过程涉及湿式离合器操作,通过分析湿式离合器的工作特性,本文对其建立了模糊控制法则来改善其结合品质。另外,还利用Stateflow建立自动换挡逻辑控制系统。(4)本文基于Matlab/Simulink与AMESim联合仿真平台,分别建立发动机单独驱动模式一、二挡之间升、降的仿真模型和转速耦合驱动模式三、四挡之间升、降的仿真模型,然后对仿真结果进行分析。离线仿真完成后,通过搭建Moto Tron实时仿真平台进行硬件在环测试,验证控制策略的可靠性和仿真模型的准确性。
[Abstract]:In the major cities of our country, although the bus has a small share in the total amount of vehicles, but the emission of pollutants is quite large, and hybrid electric buses have the advantages of high efficiency, energy saving, environmental protection and emission reduction. Therefore, its vigorous development has a very profound significance. The running condition of the bus is more complicated, the shift is frequent and the driving intensity is high. Besides, the general hybrid electric bus equipped with motor system and engine system will have different shifting strategies in different modes. This further increases the difficulty of manual shift. The passenger car equipped with automatic transmission can automatically change the gear according to the road conditions and reduce the burden on the driver. For many kinds of automatic transmission, mechanical automatic transmission (AMTT) not only has the advantages of simple structure, low cost and high transmission efficiency, but also has the advantages of simple structure, low cost and high transmission efficiency. Moreover, the AMT transmission system with excellent control strategy can greatly improve the energy efficiency and exhaust emission of passenger cars, so it is an ideal choice for hybrid electric passenger cars. Because of the limitation of the structure of AMT, there is a power outage in its shift, and some defects, such as shift impact, will seriously affect the ride comfort. Therefore, in order to improve the shift quality, the control of the AMT shift process is studied on the platform of the parallel hybrid electric bus with single planet and row power coupling. The main contents of this paper are as follows: 1) the structural characteristics of a single planetary exhaust dynamic coupled hybrid power system are analyzed. The rotational speed and torque characteristics of the planetary gear mechanism are obtained by using the simulation lever method. On the basis of this, the 8 working modes of the hybrid power system are analyzed in detail, which lays a foundation for the formulation of AMT shift control strategy.) the hybrid electric bus with this structure can be operated according to the wet clutch or not. The shift control in different driving modes is divided into two categories. In this paper, the dynamic models of transmission system are established for speed coupling drive mode (shift clutch free operation) and engine single drive mode (shift clutch operation). The dynamics of the shift process is analyzed in detail. According to the corresponding gearshift evaluation index, the paper points out the factors that affect the shift quality in each stage of the shift process) and determines the shift control strategy under the above two modes. In the rotating speed coupling mode, the throttle opening of the engine is controlled and the motor actively regulates the speed to ensure the better shift quality. In the single drive mode of the engine, the shift process involves the operation of the wet clutch. By analyzing the working characteristics of wet clutch, a fuzzy control rule is established to improve its binding quality. In addition, the automatic shift logic control system is established by using Stateflow.) based on the Matlab/Simulink and AMESim joint simulation platform, the simulation model of the single drive mode, the rise and fall between the second gear and the speed coupling drive mode 3 are established respectively in this paper. The simulation model of rise and fall between four gears, and then analyze the simulation results. After the off-line simulation is completed, the reliability of the control strategy and the accuracy of the simulation model are verified by setting up the Moto Tron real-time simulation platform for hardware in-loop testing.
【学位授予单位】:吉林大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2016
【分类号】:U469.7

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本文编号:1929436

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