纯电动汽车两挡AMT动力匹配及性能研究

摘要

相较于其他类型的新能源汽车，纯电动汽车在低速时平稳的大扭矩输出，高速时高效率的恒功率输出特性，使得纯电动汽车在动力性和经济性上的优势明显。然而，大部分纯电动汽车装配单速变速箱，这使电动机长期处于临界点运转，降低了动力的输出效率。
　　基于上述背景，论文在国家科技支撑计划项目(797215019)支持下，以提高驱动电机利用效率和整车经济性能为目标，为纯电动汽车开发了一款两挡AMT。论文主要从纯电动汽车传动系统动力匹配、两挡AMT选换挡执行机构设计、换挡规律制定、传动比的选择和优化等方面开展了以下研究:
　　1.阐述了AMT在纯电动汽车上的应用，对国内外多挡化研究现状进行了归纳和分析，基于现有的多挡速比优化研究方法，制定了两挡速比优化的研究路线。总结分析得出:在提高汽车动力性、延长汽车续驶里程上，纯电动汽车采用多挡位变速器是趋势。
　　2.以驱动电机的需求参数作为动力匹配计算依据，确定了两挡AMT的速比范围并选定了一款手动变速器作为两挡AMT的改装原型。对选换挡执行机构进行了结构设计，并制造了试验样机。基于滑模控制理论，编写了选换挡位置控制算法，并对两挡AMT样机做了静态选换挡试验，试验结果表明:在运用位置滑模控制后，换挡时间明显缩短，位置控制精度更高。
　　3.制定了两挡AMT纯电动汽车的经济性换挡规律，并在Simulink仿真平台上搭建了整车模型。在相同的NEDC循环工况下，对两挡AMT的不同速比组合进行了整车经济性能的仿真分析，得出了最佳经济速比组合。在NEDC工况和中国典型城市工况下，对最佳速比组合的两挡AMT和固定速比的单速变速器进行了整车性能对比仿真分析。通过工况仿真分析结果表明:速比优化后的两挡AMT相比固定速比单速变速器在动力性和经济性两方面都有明显地提高，并且从整车经济性上看，两挡AMT更适合城市工况。

目录

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摘要

第1章 绪论

1．1 研究背景和意义

1．2 AMT在纯电动汽车上的应用

1．2．1 AMT的发展历程

1．2．2 AMT在纯电动汽车上的运用优势

1．3 国内外的研究与应用状况

1．3．1 国内外多挡化研究现状

1．3．2 两挡速比优化研究方法

1．4 本文研究的主要内容

第2章 两挡纯电动汽车传动系统动力匹配

2．1 对标车型基本参数

2．2 驱动电机参数匹配

2．2．1 电机额定功率的选择

2．2．2 电机峰值功率的选择

2．2．3 电机最大扭矩

2．3 AMT速比范围的确定和传动比的分配

2．3．1 速比范围的确定

2．3．2 传动比的分配

2．4 本章小结

第3章 两挡AMT结构分析和特性研究

3．1 选换挡执行机构方案设计

3．1．1 拉索式AMT选换挡工作原理

3．1．2 选换挡执行机构方案的选取

3．2 选换挡执行机构结构设计

3．2．1 传动转换机构设计

3．2．2 减速增扭机构设计

3．2．3 选换挡电机参数验算

3．3 选换挡执行机构样机试制

3．4 选换挡位置控制算法优化

3．4．1 选换挡执行机构的状态空间模型

3．4．2 基于趋近律的滑模鲁棒性控制

3．5 台架静态选换挡试验

3．5．1 Ez-Link控制器介绍

3．5．2 选换挡试验分析

3．6 本章小结

第4章 换挡规律制定和仿真模型搭建

4．1 换挡规律制定

4．1．1 换挡规律概述

4．1．2 两挡AMT换挡规律设计

4．2 两挡纯电动汽车仿真模型

4．2．1 行驶工况模块

4．2．2 驱动电机模块

4．2．3 两挡AMT模块

4．2．4 整车车身模块

4．2．5 功率消耗模块

4．2．6 选换挡控制策略模块

4．3 本章小结

第5章 仿真分析及速比优化性能比较

5．1 仿真分析

5．1．1 模型验证

5．1．2 工况仿真分析

5．2 速比优化设计

5．3 最优速比组合和单挡性能比较

5．3．1 动力性比较

5．3．2 经济性比较

5．4 本章小结

结论与展望

参考文献

致谢