纯电动车AMT电动电控换挡执行机构精确控制研究
发布时间：2021-03-03 06:47
随着石油资源的消耗和电池、电机控制技术的进步,许多企业包括互联网公司开始研究以纯电动汽车为主的新能源汽车,汽车产业呈现电动化、智能化、网联化趋势。电驱动系统作为纯电动汽车的核心之一,与发动机相比,驱动电机具有较宽的高效转速区,通常需要装备两挡变速器匹配汽车动力需求,AMT具有结构简单紧凑、效率高等优势,电控电动式换挡执行机构与换挡电机配合只需要电源就可以完成换挡操作,电控电动式AMT适合于纯电动汽车。本文以某驱动电机主动同步的电机-变速器直连电驱动系统为研究载体,重点研究对象为电控电动式换挡执行机构。执行机构的机械精度与控制性能直接影响换挡是否成功与换挡品质,本文以缩短换挡中断时间同时减小换挡冲击为目标,结合换挡过程控制策略,对换挡执行机构做出以下研究:（1）换挡电机及换挡执行机构分析及建模。针对滚珠丝杠式换挡执行动力传递路线,通过电压平衡与转矩平衡方程式搭建了有刷直流电机（BDC）数学模型,研究了传动过程中每个部件的受力与运动,搭建换挡电机-执行机构整体运动模型,得到换挡执行机构运动状态随电机端电压、换挡阻力变化的响应关系。（2）驱动电机主动同步换挡过程控制策略优化。在保持换挡冲击度...
【文章来源】：吉林大学吉林省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：94 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
汽车销量图
第1章绪论1第1章绪论1.1研究背景及意义第一辆汽车问世以来，汽车行业发展日新月异，其动力性、燃油经济性，乘坐舒适性、操纵稳定性、排放性等不断提升，方便了出行，提高了人们的生活质量，汽车已经成为日常生活中不可或缺的工具。据相关统计，2019年汽车产销量分别达到2571.2万辆和2576.9万辆，保有量达2.6亿量，与2018年相比增长2122万辆，同比增长8.83%。近几年汽车销量如图1.1所示，虽然近两年总销量有些下降，市场需求依旧很大。燃油汽车带来便利的同时也带来了环境污染与石油能源枯竭等问题[1]，为了应对日益增长的环保压力与能源紧缺问题，车企逐渐将研究重点转移到新能源汽车上，伴随着国家对新能源汽车的补贴以及节能减排的相关政策[2]，新能源汽车发展迅速，销量剧增，近几年销量如图1.2所示。图1.1汽车销量图图1.2新能源汽车销量图作为新能源汽车的主要组成部分，纯电动汽车以驱动电机为唯一动力源，具有低噪声、零排放、效率高、结构布置简单、占用空间小等优势，另外还可以通过制动能量回收系统把机械能转化为电能，提高能量的利用率[3]。由于电能是一种来源广泛且清洁高效的可再生能源，纯电动汽车克服了传统燃油车带来的环境污染和石油消耗等问题[4]。电动汽车可以有效减少机械系统和液压系统的使用，降低汽车的复杂程度，有利于汽车的网联化、智能化与共享化[5]。在互联网行业影响各个传统产业的大背景下，除了传统汽车企业积极发展纯电动汽车外，百度、谷歌、乐视、华为等国内外知名互联网企业也逐渐开始在纯电动汽车上有所突破，特斯拉无人驾驶汽车、乐视、法拉第互联网汽车等成为世界关注的焦点[6]。汽车电动化、智能化、网联化已经成为现在汽车行
第2章电动电控AMT换挡执行机构分析建模11第2章电动电控AMT换挡执行机构分析建模电控电动AMT通过TCU输出占空比调节选换挡电机端电压控制换挡执行机构输出换挡力实现啮合套与啮合齿圈的分离与啮合，完成选换挡操作。要保证换挡过程的精确、平顺、迅速，首先要保证换挡执行机构模型精度以及换挡电机的控制精度，本章将从电控电动AMT执行机构的物理结构、工作原理出发，建立换挡电机、滚珠丝杠、换挡摇臂数学模型等，推导换挡执行机构受力、运动的传递关系，建立换挡过程接合套位移轨迹随换挡电机端电压、换挡阻力响应的数学模型，此外介绍分析PWM电机调速原理，为换挡执行机构的精确控制提供理论基矗2.1电控电动选换挡执行机构介绍传统手动变速器依靠驾驶员手动操作进行换挡，AMT在此基础上增加了自动选换挡装置，通过电子控制技术协调控制发动机（驱动电机）与变速器通过换挡执行机构实现挡位的自动切换，有助于提升汽车动力性、经济性、舒适性以及降低驾驶员操作复杂度。换挡执行机构是换挡过程的执行者，其性能的好坏直接影响换挡品质、换挡精度和可靠性。因此需要换挡执行机构具有以下特点：（1）足够的选换挡力输出，以满足汽车在不同行驶工况下的需求；（2）时间短、响应快，摘挡、挂挡需要在0.3s内完成；（3）结构紧凑、空间占用小，满足整车布置要求；（4）控制性能好，抗干扰能力强，满足牙嵌式离合器结合过程中的碰撞要求。电控电动式AMT选换挡机构按照结构形式可以划分为正交式和平行式[42]，其结构如图2.1和图2.2所示。图2.1正交式换挡执行机构图2.2平行式换挡执行机构
【参考文献】：
期刊论文
[1]AMT换挡执行机构自适应智能控制策略[J]. 鄢挺,杨林,陈亮. 吉林大学学报(工学版). 2019(05)
[2]纯电动汽车AMT换挡时间和冲击优化控制策略[J]. 郭学茂,吴斌,李天琨,陈存玺,任景. 车辆与动力技术. 2019(02)
[3]纯电动车两挡机械自动变速器换挡过程分析及综合控制[J]. 李天琨,吴斌,陈存玺,陈勇,李卓强,李睿. 汽车实用技术. 2019(09)
[4]新能源汽车:双积分政策变局[J]. 陈琴. 新理财(政府理财). 2017(10)
[5]电驱动两挡AMT换挡执行机构设计及优化[J]. 陈怀山,巫少方,柴本本,林连华,徐海港. 传动技术. 2017(03)
[6]两挡AMT换挡执行机构设计及仿真[J]. 张琳,许晓通. 机械设计与制造工程. 2017(06)
[7]短途纯电动车无离合器无同步器AMT换挡控制[J]. 王大方,刘刚,金毅,王苗然,ZHU Ya-qi. 中国公路学报. 2017(02)
[8]移动机器人机电控制系统的设计[J]. 李久超. 电子技术与软件工程. 2016(21)
[9]基于动态滑模算法的AMT选换挡电机控制[J]. 何雄,张农,孔国玲. 中国机械工程. 2016(10)
[10]混合动力车辆自动机械变速器换挡过程分析与控制[J]. 沈文臣,胡宇辉,席军强,陈慧岩. 汽车工程. 2016(03)
博士论文
[1]电机—变速器直连系统换档过程的建模与控制[D]. 陈红旭.清华大学 2015
[2]纯电动客车机械式自动变速器换挡综合控制技术研究[D]. 孙少华.吉林大学 2014
硕士论文
[1]全电AMT换挡执行机构设计及控制[D]. 叶文.中南林业科技大学 2019
[2]纯电动汽车AMT电控单元的设计与研究[D]. 姚谦.湖南大学 2018
[3]电动客车无同步器AMT换挡过程控制研究[D]. 刘正伟.吉林大学 2017
[4]纯电动汽车AMT换挡执行机构设计及控制方法研究[D]. 赵玉才.合肥工业大学 2015
[5]电机变速器耦合系统换挡过程动力学建模与控制策略研究[D]. 程潇骁.清华大学 2014
[6]AMT选换档执行机构改进设计及分析[D]. 崔玉萌.燕山大学 2014
[7]基于可再生能源发电的微网有功功率/频率控制策略设计[D]. 刘帅.山东大学 2012
[8]可调光数字式LED驱动电源设计[D]. 余敏.浙江理工大学 2012
[9]3KW单相非隔离型光伏并网逆变器的研究[D]. 崔龙彬.华南理工大学 2011
[10]重型车AMT选换档执行机构系统特性研究[D]. 董荷强.吉林大学 2011
本文编号：3060817
【文章来源】：吉林大学吉林省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：94 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
汽车销量图
第1章绪论1第1章绪论1.1研究背景及意义第一辆汽车问世以来，汽车行业发展日新月异，其动力性、燃油经济性，乘坐舒适性、操纵稳定性、排放性等不断提升，方便了出行，提高了人们的生活质量，汽车已经成为日常生活中不可或缺的工具。据相关统计，2019年汽车产销量分别达到2571.2万辆和2576.9万辆，保有量达2.6亿量，与2018年相比增长2122万辆，同比增长8.83%。近几年汽车销量如图1.1所示，虽然近两年总销量有些下降，市场需求依旧很大。燃油汽车带来便利的同时也带来了环境污染与石油能源枯竭等问题[1]，为了应对日益增长的环保压力与能源紧缺问题，车企逐渐将研究重点转移到新能源汽车上，伴随着国家对新能源汽车的补贴以及节能减排的相关政策[2]，新能源汽车发展迅速，销量剧增，近几年销量如图1.2所示。图1.1汽车销量图图1.2新能源汽车销量图作为新能源汽车的主要组成部分，纯电动汽车以驱动电机为唯一动力源，具有低噪声、零排放、效率高、结构布置简单、占用空间小等优势，另外还可以通过制动能量回收系统把机械能转化为电能，提高能量的利用率[3]。由于电能是一种来源广泛且清洁高效的可再生能源，纯电动汽车克服了传统燃油车带来的环境污染和石油消耗等问题[4]。电动汽车可以有效减少机械系统和液压系统的使用，降低汽车的复杂程度，有利于汽车的网联化、智能化与共享化[5]。在互联网行业影响各个传统产业的大背景下，除了传统汽车企业积极发展纯电动汽车外，百度、谷歌、乐视、华为等国内外知名互联网企业也逐渐开始在纯电动汽车上有所突破，特斯拉无人驾驶汽车、乐视、法拉第互联网汽车等成为世界关注的焦点[6]。汽车电动化、智能化、网联化已经成为现在汽车行
第2章电动电控AMT换挡执行机构分析建模11第2章电动电控AMT换挡执行机构分析建模电控电动AMT通过TCU输出占空比调节选换挡电机端电压控制换挡执行机构输出换挡力实现啮合套与啮合齿圈的分离与啮合，完成选换挡操作。要保证换挡过程的精确、平顺、迅速，首先要保证换挡执行机构模型精度以及换挡电机的控制精度，本章将从电控电动AMT执行机构的物理结构、工作原理出发，建立换挡电机、滚珠丝杠、换挡摇臂数学模型等，推导换挡执行机构受力、运动的传递关系，建立换挡过程接合套位移轨迹随换挡电机端电压、换挡阻力响应的数学模型，此外介绍分析PWM电机调速原理，为换挡执行机构的精确控制提供理论基矗2.1电控电动选换挡执行机构介绍传统手动变速器依靠驾驶员手动操作进行换挡，AMT在此基础上增加了自动选换挡装置，通过电子控制技术协调控制发动机（驱动电机）与变速器通过换挡执行机构实现挡位的自动切换，有助于提升汽车动力性、经济性、舒适性以及降低驾驶员操作复杂度。换挡执行机构是换挡过程的执行者，其性能的好坏直接影响换挡品质、换挡精度和可靠性。因此需要换挡执行机构具有以下特点：（1）足够的选换挡力输出，以满足汽车在不同行驶工况下的需求；（2）时间短、响应快，摘挡、挂挡需要在0.3s内完成；（3）结构紧凑、空间占用小，满足整车布置要求；（4）控制性能好，抗干扰能力强，满足牙嵌式离合器结合过程中的碰撞要求。电控电动式AMT选换挡机构按照结构形式可以划分为正交式和平行式[42]，其结构如图2.1和图2.2所示。图2.1正交式换挡执行机构图2.2平行式换挡执行机构
【参考文献】：
期刊论文
[1]AMT换挡执行机构自适应智能控制策略[J]. 鄢挺,杨林,陈亮. 吉林大学学报(工学版). 2019(05)
[2]纯电动汽车AMT换挡时间和冲击优化控制策略[J]. 郭学茂,吴斌,李天琨,陈存玺,任景. 车辆与动力技术. 2019(02)
[3]纯电动车两挡机械自动变速器换挡过程分析及综合控制[J]. 李天琨,吴斌,陈存玺,陈勇,李卓强,李睿. 汽车实用技术. 2019(09)
[4]新能源汽车:双积分政策变局[J]. 陈琴. 新理财(政府理财). 2017(10)
[5]电驱动两挡AMT换挡执行机构设计及优化[J]. 陈怀山,巫少方,柴本本,林连华,徐海港. 传动技术. 2017(03)
[6]两挡AMT换挡执行机构设计及仿真[J]. 张琳,许晓通. 机械设计与制造工程. 2017(06)
[7]短途纯电动车无离合器无同步器AMT换挡控制[J]. 王大方,刘刚,金毅,王苗然,ZHU Ya-qi. 中国公路学报. 2017(02)
[8]移动机器人机电控制系统的设计[J]. 李久超. 电子技术与软件工程. 2016(21)
[9]基于动态滑模算法的AMT选换挡电机控制[J]. 何雄,张农,孔国玲. 中国机械工程. 2016(10)
[10]混合动力车辆自动机械变速器换挡过程分析与控制[J]. 沈文臣,胡宇辉,席军强,陈慧岩. 汽车工程. 2016(03)
博士论文
[1]电机—变速器直连系统换档过程的建模与控制[D]. 陈红旭.清华大学 2015
[2]纯电动客车机械式自动变速器换挡综合控制技术研究[D]. 孙少华.吉林大学 2014
硕士论文
[1]全电AMT换挡执行机构设计及控制[D]. 叶文.中南林业科技大学 2019
[2]纯电动汽车AMT电控单元的设计与研究[D]. 姚谦.湖南大学 2018
[3]电动客车无同步器AMT换挡过程控制研究[D]. 刘正伟.吉林大学 2017
[4]纯电动汽车AMT换挡执行机构设计及控制方法研究[D]. 赵玉才.合肥工业大学 2015
[5]电机变速器耦合系统换挡过程动力学建模与控制策略研究[D]. 程潇骁.清华大学 2014
[6]AMT选换档执行机构改进设计及分析[D]. 崔玉萌.燕山大学 2014
[7]基于可再生能源发电的微网有功功率/频率控制策略设计[D]. 刘帅.山东大学 2012
[8]可调光数字式LED驱动电源设计[D]. 余敏.浙江理工大学 2012
[9]3KW单相非隔离型光伏并网逆变器的研究[D]. 崔龙彬.华南理工大学 2011
[10]重型车AMT选换档执行机构系统特性研究[D]. 董荷强.吉林大学 2011
本文编号：3060817
本文链接：https://www.wllwen.com/kejilunwen/qiche/3060817.html
