纯电动汽车用电机—变速器集成驱动系统自动换挡控制研究

发布时间：2017-09-10 15:31

  本文关键词：纯电动汽车用电机—变速器集成驱动系统自动换挡控制研究

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【摘要】：近年来,随着纯电动汽车产业的高速发展和市场的大规模推广,人们对于纯电动汽车的性能要求越来越高,纯电动汽车技术开始朝着高效集成化方向发展。电机-变速器集成驱动系统作为纯电动汽车电驱动系统的最佳构型,已成为国内外相关领域研究的热点。由于在电机-变速器集成驱动系统自动换挡过程中,对驱动电机的控制要求较高,特别是在自动换挡控制方面,目前国内还没有形成比较全面、成熟的控制理论和方法。本文以集成驱动系统的自动换挡控制为研究目标,旨在制定一种合理而完善的自动换挡协调控制策略,以提高其换挡性能。首先,对不同构型的纯电动汽车用电驱动系统进行对比分析,确定电机-变速器集成驱动系统为当前最佳构型；通过分析集成驱动系统的国内外研究现状,明确了本文的研究目标与内容；根据纯电动汽车的工作性能和整车参数,选择了永磁同步电机与电控电动机械式自动变速器(AMT)搭配组成集成驱动系统,并对驱动电机和变速器的参数进行了匹配研究。然后,根据永磁同步电机的输出特性,采用传统自动变速器换挡规律的制定方法,制定了兼顾动力性和经济性的综合性换挡规律；基于无离合器AMT自动换挡可行性的分析,以提高换挡性能为目标,将集成驱动系统的自动换挡过程分为卸载摘挡、同步挂挡和加载行驶三个阶段,并分别对各阶段的换挡时间、换挡冲击度、滑磨功等换挡品质进行了研究；同时,通过分析摘挡前后的系统动力学模型,对集成驱动系统的扭转振动特性进行了研究；制定了以永磁同步电机转速、转矩矢量控制为基础的自动换挡协调控制策略。最后,根据集成驱动系统中协调控制器的功能需求,对协调控制器的硬件系统和软件系统进行了设计；在MATLAB/Simulink中建立电机-变速器集成驱动系统的仿真模型,在设计的特定工况下进行了自动换挡仿真分析,仿真结果表明所制定的自动换挡协调控制策略正确可靠,并提高了AMT的换挡品质。同时,在检测协调控制器功能、驱动电机可控性以及换挡执行机构工作性能的基础上,进行了电机-变速器集成驱动系统自动换挡的台架试验,试验验证了所设计的集成驱动系统结构方案的合理性,实现了集成驱动系统的自动换挡功能。
【关键词】：纯电动汽车 集成驱动系统 自动换挡 换挡品质 协调控制
【学位授予单位】：合肥工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：U469.72
【目录】：

• 致谢7-8
• 摘要8-9
• abstract9-16
• 第一章 绪论16-23
• 1.1 课题研究背景16-18
• 1.2 电驱动系统发展现状分析18-21
• 1.2.1 电驱动系统的构型分类18-19
• 1.2.2 集成驱动系统研究现状分析19-21
• 1.3 本文主要研究内容21-22
• 1.4 研究目的及意义22-23
• 第二章 集成驱动系统的结构设计与参数匹配23-34
• 2.1 集成驱动系统的结构设计23-27
• 2.1.1 驱动电机选型23-25
• 2.1.2 自动变速器选型25-26
• 2.1.3 集成驱动系统总体结构方案26-27
• 2.2 集成驱动系统的参数匹配27-33
• 2.2.1 驱动电机参数匹配27-31
• 2.2.2 自动变速器参数匹配31-33
• 2.2.3 集成驱动系统参数总结33
• 2.3 本章小结33-34
• 第三章 集成驱动系统自动换挡控制研究34-53
• 3.1 换挡规律的制定34-37
• 3.1.1 最佳动力性换挡规律制定35-36
• 3.1.2 最佳经济性换挡规律制定36-37
• 3.1.3 综合性换挡规律37
• 3.2 自动换挡过程分析37-41
• 3.2.1 自动换挡可行性分析37-38
• 3.2.2 换挡品质分析38-41
• 3.3 自动换挡扭转振动分析41-45
• 3.3.1 系统动力学模型分析41-44
• 3.3.2 扭转振动特性分析44-45
• 3.4 自动换挡协调控制策略研究45-52
• 3.4.1 动电机控制方法选择45-48
• 3.4.2 自动换挡协调控制策略制定48-52
• 3.5 本章小结52-53
• 第四章 集成驱动系统协调控制器设计53-65
• 4.1 协调控制器功能需求分析53-54
• 4.2 协调控制器硬件系统设计54-59
• 4.2.1 主控芯片选型54
• 4.2.2 最小系统设计54-56
• 4.2.3 外围功能模块设计56-59
• 4.3 协调控制器软件系统设计59-64
• 4.3.1 底层硬件驱动程序设计60-62
• 4.3.2 上层决策控制程序设计62-64
• 4.4 本章小结64-65
• 第五章 集成驱动系统自动换挡仿真分析和台架试验65-78
• 5.1 集成驱动系统自动换挡仿真分析65-73
• 5.1.1 仿真模型建立65-69
• 5.1.2 自动换挡仿真分析69-73
• 5.2 集成驱动系统自动换挡台架试验73-77
• 5.2.1 集成驱动系统试验台架搭建73-75
• 5.2.2 自动换挡台架试验75-77
• 5.3 本章小结77-78
• 第六章 全文总结与展望78-80
• 6.1 全文总结78
• 6.2 本文创新点78-79
• 6.3 展望79-80
• 参考文献80-83
• 攻读硕士学位期间的学术活动及成果情况83

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本文编号：825090