纯电动车两挡机械自动变速器换挡过程分析及综合控制

为减小纯电动车两挡机械自动变速器换挡动力中断时间,改善换挡品质,文章通过对换挡过程的动力学分析,提出了一种综合换挡控制策略:在调速过程中,通过开环控制的方法,使接合套与结合齿圈之间的转速差快速到达一定范围内;在挂挡过程中,通过驱动电机输出与换挡电机作用下产生的同步摩擦力矩相同方向的转矩,使驱动电机与换挡电机协同作用消除剩余的转速差,从而缩短动力中断时间。使用Simulink设计了换挡控制模型,并在基于TCU、MCU控制下的纯电动车两挡AMT换挡实验台进行实验。实验结果表明,本文提出的综合控制策略可以在保证同步器磨损较小的前提下,有效减小整个换挡过程的动力中断时间。     

纯电动汽车两挡AMT电子控制单元的设计与实现

为适应纯电动汽车多挡化需求,提出一种用于纯电动汽车的两挡机械式自动变速器(2-speed Automated Mechanical Transmission,2AMT)结构及其电子控制单元(Transmission Control Unit,TCU)的软硬件设计。该2AMT为无离合器式结构,TCU软硬件均采用模块化方法进行设计。同时,基于无霍尔传感器直流无刷电机原理,提出了实现换挡电机驱动和控制的端电压硬件检测法,并制定了TCU集成换挡控制策略等。经台架试验验证,该2AMT及其TCU能够实现自动换挡,系统集成度高、实时性强,换挡时间约为2 s。试验结果表明,该2AMT系统为纯电动汽车的降本增效提供了一种有效途径,同时可为后续的换挡优化研究等提供基础和依据。     

一种限制换挡过程中回馈电流大小的纯电动AMT控制策略

为实现纯电动卡车用自动变速器(AMT)快速、平稳、可靠的换挡[1],以AMT结构原理为基础,详细分析了AMT换挡过程控制流程图,提出了90%SOC以上时换挡过程中产生的冲击电流对电池影响的问题,针对该问题提出了一种限制换挡过程中回馈电流大小的控制策略,并在实车和试验场的实际测试中,所设计的AMT换挡限制回馈电流大小的控制方法,既能满足用户的要求,也能提高电池包在实际应用中的安全可靠性。     

四轮驱动混合动力汽车模式切换协调控制

混合动力汽车通过发动机和电机两种动力源实现多种驱动模式，不同动力源的切换对整车动力性能和驾驶性能有着重要影响。在四轮驱动混合动力汽车的基础上，针对模式切换过程中不同动力源响应性差异造成驾驶性能变差的问题，以纯电动向混合驱动模式切换过程为研究对象，提出了以离合器、电机和发动机为控制对象的协调控制策略，通过控制离合器接合压力并结合电机定转矩补偿控制，同时对发动机转速进行PID闭环控制。台架和实车试验结果表明：该控制策略能够快速平稳地实现驱动模式切换，提高了整车驾驶性能。     

单电机强混合动力电动车辆的动态协调控制

为减小或消除单电机式强混合动力电动车辆在纯电动模式与发动机驱动模式间切换时产生的动力系统冲击,提出了发动机起动过程的转矩协调控制策略和发动机退出过程的转矩补偿控制策略.转矩协调控制策略包括起动模式下的发动机起动阻力转矩补偿控制和调节模式下的发动机过冲转矩平衡控制,转矩补偿控制策略利用电机补偿发动机退出过程中动力系统转矩的变化.台架和实车试验结果表明了该动态协调控制策略可确保发动机的快速平稳起动和发动机退出时不产生动力系统冲击.     

短途纯电动车无离合器无同步器AMT换挡控制

为了缩短短途纯电动车无离合器无同步器机械式自动变速器(AMT)的换挡时间,减小换挡冲击,建立了换挡各阶段的动力学模型,提出了一种时间最优的换挡执行机构控制方法,一种电制动和比例体积(PI)控制相结合的直流无刷驱动电机(反电动势波形为梯形波)转速闭环控制方法,以及空挡行程分段控制方法。时间最优的换挡执行机构控制方法通过直接施加最高电压和电制动实现换挡电机的快速启动和停止,并且拨叉控制的精度能够达到0.08mm。针对直流无刷驱动电机难以利用矢量控制实现转速迅速降低的缺点,驱动电机转速闭环控制方法将PI控制和电制动结合起来,实现了直流无刷驱动电机转速的快速下降。空挡行程分段控制方法将AMT的空挡行程划分为2段,在2段上分别执行不同的驱动电机和换挡电机的协调控制策略,最大限度地缩短换挡时间。最后,对搭载无离合器无同步器AMT和动力传动一体化控制器的样车进行了典型工况下的试验。试验结果表明:提出的换挡过程控制方法能使各工况下的换挡时间和静止时的换挡时间几乎相等,同时也能减小换挡冲击。     

纯电动客车的AMT换挡能量管理

以纯电动客车搭载3挡AMT(AutomatedMechanical Transmission,机械式自动变速器)进行研究,以现有动力系统参数为基础,考虑客车动力学模型、电机效率模型、AMT换挡模型、动力电池内阻模型等,进行整车仿真。以经济性为主要研究目标,考虑中国典型工况、西安工况场景下对纯电动客车进行换挡能量策略管理,结果表明,制定的3挡AMT控制策略可以使纯电动客车进行经济性换挡,达到预期目标。     

ISG型中度混合动力AMT汽车换挡综合控制

在对ISG型中度混合动力AMT汽车系统效率进行优化的基础上,提出整车工作模式切换控制策略.以各工作模式下系统效率最高为目标建立ISG型中度混合动力AMT系统的经济性换挡规律.针对不同工作模式的运行特点,分别采用ISG电机或电子节气门参与动力源转速/转矩调节控制以优化AMT换挡品质.采用Matlab/Simulink仿真...     

A Study on Engine Control Strategy for Gear Shifting of AMT

为提高AMT换挡品质,通过对换挡过程理想的发动机速度和转矩特性曲线的分析,将换挡过程发动机控制分为转速控制模式和转矩控制模式,制定了基于CAN总线的换挡过程发动机控制策略,并在Unimog U4000车上进行了试验.结果表明,所提出的控制策略满足实时性要求,有利于缩短换挡时间,减小车速损失.     

电动四驱混合动力车的模式切换平稳性研究

针对一种新型新能源混合动力车的构型,为实现混合动力电动汽车纯电动模式与发动机模式平稳的切换,文中提出和探讨了一种新的控制策略算法。该算法首先对模式之间的切换过程进行了分析,重点分析了由纯电动模式向发动机驱动模式切换的电机辅助的协调控制策略,避免了切换过程易导致的转矩波动问题,并利用AVL／Cruise及Matlab联合仿真平台进行了建模仿真研究。仿真分析结果表明,此算法可实现电动四驱混合动力汽车模式切换的平稳性。     

并联式混合动力汽车模式切换控制策略研究

并联式混合动力汽车模式切换时离合器会介入传动系统，容易引起较明显的冲击感，是影响整车驾驶舒适性的主要因素。为此，提出了基于离合器双模糊和电机转矩协调的模式切换控制策略。首先建立混合动力汽车模式切换过程的动力学模型，以减小离合器滑磨功为目标，对模式切换时的离合器接合过程进行划分；其次，结合混合动力汽车模式切换的基本要求和驾驶意图，制定离合器双模糊控制策略，分别对滑摩阶段的接合时长和转矩同步阶段的压力变化率进行控制；然后以离合器滑磨功和整车冲击度为优化目标，采用二次型最优控制算法对滑摩阶段的接合压力进行优化，从而获取模式切换过程中离合器的最优接合压力轨迹；在此基础上，通过实时计算离合器传递转矩，根据电机转矩响应快的特点，制定电机转矩协调控制策略；最后，基于某混合动力试验样车，在底盘测功机上分别进行缓加速、中等加速和急加速下的模式切换试验，对所提出的控制策略进行验证。试验结果表明：该策略能较好地反映驾驶人驾驶意图，保证离合器的使用寿命，所产生的整车冲击度均处于合理范围之内，改善了整车模式切换过程中的驾驶舒适性。     

AMT驱动构型对纯电动客车综合性能影响研究

为研究自动机械式变速器（AMT）驱动构型对纯电动客车综合性能的影响，以12 m电机直驱纯电动城市客车为研究对象，装备3挡AMT并对驱动电机重新选型，利用NSGA-Ⅱ多目标优化算法以0~50 km·h^-1加速时间最短和中国典型城市工况（普通道路和快速道路）下行驶能耗最低为目标对变速箱传动比进行优化，并制定基于车速和加速踏板开度的双参数动力性与经济性换挡规律，在中国典型城市工况不同道路下，采用2种换挡规律对整车驱动能耗与制动能量回收进行仿真，并利用最大爬坡度及加速时间对整车动力性能进行分析。研究结果表明：与原电机直驱构型下整车性能相比，AMT驱动构型在将驱动电机峰值转矩降低68.4%后，最大爬坡度从20.07%提高到20.3%，0~50 km·h^-1加速时间从14.19 s增加到18.69 s，整车动力性虽满足要求，但加速时间增加了31.7%；其驱动能耗有所降低，但制动能量回收能力有所减弱，且二者都受行驶工况和换挡规律的影响，普通道路行驶时，经济性和动力性换挡规律百公里驱动能耗分别降低了1.55%和0.55%，百公里制动能量回收分别减少了1.35%和1.53%，百公里综合能耗分别降低了-0.12%和1.62%，快速道路行驶时，经济性和动力性换挡规律百公里驱动能耗分别降低4.78%和3.72%，百公里制动能量回收分别减少了1.53%和5.1%，百公里综合能耗分别降低了5.63%和3.35%。可见，纯电动客车采用AMT驱动构型时，需综合考虑车辆设计要求及行驶工况与换挡规律的影响。     

Novel hybrid optimal algorithm development for DC motor of Automated Manual Transmission

A novel hybrid optimal algorithm for DC motor of electro-mechanical Automated Manual Transmission (AMT) is presented. It combines non-linear time optimal controller and optimal Linear Quadratic Regulator (LQR) consequently used at different shifting stages. The working principle and dynamic characteristics of the AMT system are firstly presented, and the model of the DC motor is analyzed in detail. The non-linear time optimal controller is designed to explore the potential of the motor and minimize the gear shifting time. While the optimal LQR is then adopted at the final shifting stage to avoid overshoot and increase system robustness. Based on the position control algorithm of the actuators, the coordinated shifting control strategy is also proposed. Both simulation and vehicle test results demonstrate that, this control algorithm could decrease the shifting time and improve the shift quality effectively.     

混合动力传动系 Tip-in/out工况的模型预测控制

为抑制混合动力汽车加减速过程中传动系统振荡,以电机转矩为控制量,提出一种基于模型预测主动控制混合动力传动系统振荡的策略,基于 Matlab/Simulink平台搭建动态系统模型,实时计算电机转矩补偿优化发动机输出转矩,准确跟踪目标转矩的同时减少传动系统振荡。探索不同控制器参数设置对于驾驶动力性和舒适性的增益效果,通过硬件在环 （Hardware-in-Loop,HIL） 试验表明,所设计的 MPC控制器能使汽车平稳地加减速,迅速跟踪目标转速,求解时间控制在10 ms以内,具有较好的实时性,同时对传动系统中的非线性因素和参数变化有较好的鲁棒性。     

混合动力电动汽车动力总成换挡过程协调控制仿真

介绍了装有AMT的混合动力电动汽车(HEV)换挡过程协调控制逻辑。在Matlab/Simulink和Matlab/Stateflow平台上建立了动力总成模型,并对分离离合器和不分离离合器的两种不同换挡控制策略下的换挡过程协调控制进行了仿真计算。仿真结果表明,所建立的仿真模型能够对HEV的换挡过程协调控制进行模拟,所采用的协调控制逻辑能够使换挡顺利完成。     

重型车辆AMT换挡过程控制方法研究

在分析了同步器式机械变速器换挡过程的基础上,结合电控液压式AMT换挡操纵机构的工作原理,提出换挡过程的控制策略.它基于对液压系统的高速开关电磁阀的脉宽调制控制,实现了换挡过程的准确控制.通过台架试验,得到了电磁阀控制占空比与换挡力的关系.最后通过实车试验,证实了换挡控制策略的实用性.     

Shifting control of an automated mechanical transmission without using the clutch

The automated mechanical transmission (AMT) is gaining popularity in the automotive industry, due to its combination of the advantages of mechanical transmissions (MT) and automatic transmissions (AT) in terms of fuel consumption, low cost, improved driving comfort and shifting quality. However, the inherent structural characteristics of the AMT lead to disadvantages, including excessive wear of the clutch plates and jerk and traction interruption during the shift process, that severely affect its popularity in the automatic transmission industry. The emerging technology of shifting control without the use of the clutch is a promising way to improve the shifting transients of AMTs. This paper proposes a control algorithm that combines speed and torque control of the AMT vehicle powertrain to achieve shifting control without using the clutch. The key technologies of accurate engine torque and speed control and rapid position control of the shift actuators are described in detail. To realize accurate engine speed control, a combined control algorithm based on feed-forward, bang-bang and PID control is adopted. Additionally, an optimized closed-loop position control algorithm based on LQR is proposed for the shift actuators. The coordinated control algorithm based on engine and shift actuator control is described in detail and validated on a test vehicle equipped with an AMT. The results show that the coordinated control algorithm can achieve shifting control without the use of the clutch to improve driving comfort significantly, reduce shift transients and extend the service life of the clutch.     

Lateral stability control of dynamic steering for dual motor drive high speed tracked vehicle

In this paper, the torque and power required by dual motors for electric tracked vehicle during dynamic steering maneuvers with different steering radiuses are analyzed. A steering coupling drive system composed of a new type of center steering motor, two Electromagnetic (EM) clutches, two planetary gear couplers, and two propulsion motors is proposed for the dual motors drive high speed electric tracked vehicle (2MHETV), which aims to improve its lateral stability. An average torque direct distribution control strategy based on steering coupling and an optimization-distribution-based close-loop control strategy are designed separately to control the driving torque or regenerative braking torque of two propulsion motors for vehicle stability enhancement. Then models of the 2MHETV and the proposed control strategy are established in Recudyn and Matlab/Simulink respectively to evaluate the lateral stability of dynamic steering for the 2MHETV with different steering radiuses on hard pavement.The simulation results show that the lateral stability of the 2MHETV can be significantly improved by the proposed optimization-distribution-based close-loop control strategy based on steering coupling system.     

一种提高轮边驱动客车经济性的驱动控制方法

轮边驱动电动客车采用4个永磁同步电机,通过减速器将驱动力传递至驱动轮。合适的转矩分配控制策略可以提升行车经济性。以轮边驱动电动客车为研究对象,采用加速踏板平滑处理和基于电机电动效率Map图的转矩优化分配方法,并通过AVL Cruise/Simulink联合仿真、dSPACE硬件在环和实车试验进行验证。结果表明,相比于平均转矩分配,采用加速踏板平滑处理和基于电机电动效率Map图的转矩最优分配方法可降低2.35%的能耗,且该控制算法在硬件在环和实车试验中有着较好的实时性,能够满足实车行驶的需求。