纯电动汽车换挡控制研究

发布时间：2017-09-15 05:31

  本文关键词：纯电动汽车换挡控制研究

  更多相关文章： 纯电动汽车 AMT 传动比优化 换挡规律 换挡控制

【摘要】：为了提高电机效率和电池能量利用率,纯电动汽车自动变速器已经趋向于多挡化发展,但是挡位数过多会使得传动系统结构和控制系统变得复杂,导致成本增加,因此在轻型纯电动汽车中普遍采用两挡机械式自动变速器。纯电动汽车采用电机驱动,而电机的控制性能高于发动机,可以通过控制电机的转速和转矩来实现同步换挡,因此可以省略离合器。本文针对一种纯电动汽车的无离合器AMT系统进行了研究分析,并制定了相应的换挡控制策略,其主要研究内容如下:1)对驱动电机参数进行了匹配,确定了传动比的范围;并以驱动电机尽可能工作在高效区为优化目标,采用换挡规律跟随传动比实时变化的动态规划方法,利用ISIGHT和MATLAB联合优化得出了最佳的两挡变速器传动比。2)分别制定了纯电动汽车最佳动力性换挡规律和最佳经济性换挡规律,并综合考虑经济性和动力性对换挡点进行了优化分析,制定了综合经济性和动力性的换挡规律曲线。3)分析无离合器AMT换挡过程,建立换挡过程动力学模型,并结合建立的驾驶员模型、驱动电机模型、变速箱控制单元模型和整车行驶模型进行了仿真分析。4)对驱动电机的换挡过程控制进行研究,建立驱动电机的数学模型,并对驱动电机转速转矩闭环切换进行分析;针对驱动电机换挡过程的转速要求,利用模糊PID进行转速控制;针对驱动电机摘挡和挂挡过程的转矩突变问题,采用LQG/LTR最优控制算法,得出基于无转矩输出的最优转矩控制曲线;针对驱动电机换挡时的转矩恢复过程的冲击度和换挡时间矛盾问题,提出了基于驾驶员意图的转矩恢复策略,实现了根据驾驶员意愿来调节转矩恢复时间和平顺性的目的。
【关键词】：纯电动汽车 AMT 传动比优化 换挡规律 换挡控制
【学位授予单位】：北京理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：U469.72
【目录】：

• 摘要5-6
• Abstract6-11
• 第一章 绪论11-19
• 1.1 选题背景与意义11
• 1.2 自动变速器的分类和比较11-12
• 1.3 离合器和同步器存在的必要性12-13
• 1.4 纯电动汽车AMT换挡研究现状13-16
• 1.4.1 传统结构13-14
• 1.4.2 无离合器结构14-16
• 1.4.3 无同步器结构16
• 1.5 纯电动汽车换挡控制研究16-18
• 1.5.1 换挡规律控制16-17
• 1.5.2 驱动电机控制17
• 1.5.3 换挡执行机构控制17-18
• 1.6 本文的主要研究内容18-19
• 第二章 纯电动汽车动力参数匹配19-37
• 2.1 纯电动汽车设计目标19-20
• 2.2 驱动电机参数匹配20-23
• 2.2.1 电机峰值功率的确定20-21
• 2.2.2 驱动电机额定功率的确定21
• 2.2.3 驱动电机最高转速和额定转速的确定21-22
• 2.2.4 驱动电机额定转矩和最高转矩的确定22-23
• 2.3 动力传动系参数确定23-26
• 2.3.1 挡位数确定原则23-25
• 2.3.2 传动系速比的选取25-26
• 2.4 基于MATLAB和ISIGHT的传动比动态优化26-36
• 2.4.1 行驶工况模型26-27
• 2.4.2 驾驶员模型27-28
• 2.4.3 驱动电机模型28
• 2.4.4 变速箱模型28-30
• 2.4.5 整车行驶模型30-32
• 2.4.6 优化目标模型32-33
• 2.4.7 优化结果分析33-36
• 2.5 本章小结36-37
• 第三章 纯电动汽车换挡规律分析37-54
• 3.1 换挡规律分类37-38
• 3.1.1 根据所选控制参数分类37-38
• 3.1.2 根据优化目标分类38
• 3.2 纯电动汽车最佳动力性换挡规律38-42
• 3.2.1 汽车行驶动力学39-40
• 3.2.2 最佳动力性换挡规律计算40-42
• 3.3 纯电动汽车最佳经济性换挡规律42-53
• 3.3.1 纯电动汽车能耗影响因素42-44
• 3.3.2 纯电动汽车最佳经济性换挡规律设计44-49
• 3.3.3 综合考虑经济性和动力性的换挡点优化49-53
• 3.4 本章小结53-54
• 第四章 换挡动力学及换挡逻辑分析54-69
• 4.1 传动系统动力学建模分析54-61
• 4.1.1 换挡过程动力学建模54-57
• 4.1.2 换挡过程状态空间方程57-59
• 4.1.3 换挡品质评价59-61
• 4.2 换挡控制器建模分析61-68
• 4.2.1 换挡策略流程的制定61-64
• 4.2.2 换挡控制器仿真验证64-65
• 4.2.3 换挡逻辑仿真分析65-68
• 4.3 本章小结68-69
• 第五章 驱动电机换挡过程控制研究69-90
• 5.1 驱动电机闭环控制切换算法研究69-72
• 5.1.1 永磁同步电机建模69-71
• 5.1.2 转矩闭环到转速闭环的切换71-72
• 5.2 基于自整定模糊PID控制的电机主动同步控制策略72-81
• 5.2.1 自适应模糊PID算法73-76
• 5.2.2 建模与仿真分析76-81
• 5.3 基于LQG/LTR的驱动电机无转矩输出控制策略81-86
• 5.3.1 LQG/LTR的基本理论81-83
• 5.3.2 基于LQG/LTR算法的建模83-84
• 5.3.3 仿真分析84-86
• 5.4 基于驾驶员意图的驱动电机转矩恢复控制策略86-89
• 5.4.1 转矩恢复过程分析86-87
• 5.4.2 基于驾驶员意图的转矩恢复仿真分析87-89
• 5.5 本章小结89-90
• 第六章 结论90-92
• 参考文献92-96
• 致谢96

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