纯电动汽车自动变速器换挡控制与速比优化研究

摘要

随着能源短缺与环境污染问题的日益凸显，纯电动汽车在节能与环保上的优势愈加受到政府与汽车企业的重视，其被视为未来汽车的重要发展趋势之一。适用于纯电动汽车的变速器也应势成为研究热点。相对于单级减速器，多挡自动变速器可以降低整车对驱动电机与动力电池性能的要求，同时利用挡位的自行切换调节电机工作点，能够有效提高整车动力性与经济性。
　　本文以纯电动汽车为研究平台，以两挡机械式自动变速器(AMT)为研究对象，主要就换挡控制与速比优化展开研究，内容如下：
　　(1)根据纯电动汽车整车主要参数及设计指标，对动力传统系统关键部件进行参数匹配，分析传动系挡位数及速比对整车动力性与经济性的影响，结合科研项目，采用了两挡AMT传动方案。
　　(2)在分析两挡AMT机械结构与传统自动变速器换挡规律类型基础上，提出了兼顾动力性与经济性的纯电动汽车两挡 AMT换挡规律制定方法；建立换挡过程各阶段数学模型，以此为基础分析换挡控制参数对换挡品质的影响，提出了各阶段驱动电机与换挡电机控制方法，以此为依据制定换挡过程控制策略。
　　(3)以提高纯电动汽车动力性与经济性为目标，提出了基于兼顾动力性与经济性换挡规律的传动系速比优化设计方法。利用电动汽车仿真软件 ADVISOR对整车动力性与经济性进行仿真分析，验证优化模型的准确性与纯电动汽车开发方案有效性。
　　(4)根据AMT控制器（TCU）功能需求，以微控制器MC9S12XS128为核心对TCU进行设计，通过调用PWM、CAN模块实现换挡执行机构与驱动电机的协调控制，TCU的开发为实现AMT自动换挡功能提供载体。

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第1章 绪 论

1.1 研究背景及意义

1.2 纯电动汽车发展现状

1.3 纯电动汽车传动系统

1.4 本文主要研究内容

第2章 动力传动系统参数匹配

2.1 整车主要参数及设计指标

2.2 纯电动汽车纵向动力学分析

2.3 驱动电机参数匹配

2.4 动力电池参数匹配

2.5 传动系参数匹配

2.6 本章小结

第3章 纯电动汽车AMT换挡控制研究

3.1 两挡AMT结构分析

3.2 两挡AMT换挡规律

3.3 两挡AMT换挡过程控制

3.4 本章小结

第4章 速比优化及整车性能仿真

4.1 基于兼顾动力性与经济性换挡规律的传动系速比优化

4.2 整车性能仿真

4.3 本章小结

第5章 AMT控制器开发

5.1 TCU功能定义及硬件架构

5.2 微控制器选型

5.3 最小系统设计

5.4 换挡电机驱动电路

5.5 输入信号处理电路

5.6 CAN通信接口电路

5.7 本章小结

总结与展望

参考文献

致谢

附录A（攻读学位期间所发表的学术论文目录）