电动轿车线控自动变速器关键技术研究

摘要

传动系统是电动汽车的关键系统，对电动汽车的动力性、经济性和续驶里程等都有显著影响，为更好地满足车辆行驶性能，使电机始终工作在高效区，电动汽车需要配置性能优良的变速器。随着汽车电子技术的不断发展，线控技术以其响应速度快、安装控制灵活、比质量小、改善驾驶舒适性的优势，已成为研究热点并逐渐在汽车上得到应用。将线控技术应用于变速器，研究适用于电动汽车的线控自动变速器具有实际应用意义。本文以电动汽车的线控自动变速器为研究对象，主要研究了如下内容：
　　首先，基于线控技术提出了电动汽车用两档线控自动变速器。分析了线控自动变速器的线控系统和新型平行轴式两档线控自动变速器的组成和动力传动系统运行方式，并详细阐述了这种新型变速系统的优点；从驱动模式、制动模式和换档模式的角度详细分析了线控自动变速系统的工作模式。
　　其次，进行了两档线控自动变速器的传动比匹配。在对驱动电机和动力电池进行了选型和参数匹配的前提下，分析了最大最小传动比范围，根据动力不中断条件和变速器齿轮排布特点确定了档位数、传动比和各齿轮齿数；根据离合器运行中的极限工况确定了电磁离合器的最大静摩擦扭矩和最大允许运行转速选择范围。
　　然后，研究并制定了线控自动变速器换档控制策略。以冲击度和滑摩功作为指标进行换档品质的评价，建立了线控自动变速系统动力学模型，在此基础上对变速器升档和降档过程进行了动力学分析；在制定了动力性和经济性换档规律的前提下确定了变速器的综合性换档规律；提出了基于目标换档时间的换档分段协调控制策略，利用双层模糊推理算法确定目标换档时间，以冲击度最小和尽量避免功率循环为控制目标确定了各阶段各电磁离合器以及驱动电机目标转矩和转速，且该目标值采用PID算法控制。
　　最后，对整车性能和线控自动变速器的换档过程进行了联合仿真分析。分别在Cruise软件和 Matlab/Simulink软件中建立整车模型和线控自动变速器控制器模型，在此基础上，将控制器模型导入Cruise软件的整车模型中；从传动比的设计匹配和线控自动变速器的换档控制两方面进行了仿真和结果分析，仿真结果表明：整车动力性和经济性满足设计目标，且驱动电机基本工作在高效率区；本文所提出的基于目标换档时间的换档分段协调控制策略使得线控自动变速器的换档冲击度小，滑摩功满足标准要求，换档时间符合驾驶意图，且与普通离合器相比，电磁离合器的使用能够缩短换挡时间。

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第一章 绪论

1.1 研究背景及意义

1.2 线控技术在电动汽车上的应用现状

1.3 电动汽车用自动变速器的研究现状

1.4 本文主要研究内容

第二章 线控自动变速系统组成及工作原理分析

2.1 线控自动变速系统的组成

2.2 电动汽车线控自动变速系统的工作模式分析

2.3 本章小结

第三章 线控自动变速器的传动比匹配

3.1 电动汽车基本参数及行驶性能指标

3.2 传动系统的动力元件参数选择

3.3传动系统的变速系统参数匹配

3.4 匹配结果

3.5 本章小结

第四章 线控自动变速器换档控制策略研究

4.1 换档品质评价指标分析

4.2 换档过程各阶段动力学分析

4.3 变速器换档规律制定

4.4 线控自动变速器换档分段协调控制策略

4.6 本章小结

第五章 线控自动变速器的建模与联合仿真分析

5.1 Cruise软件概述

5.2 基于Cruise软件的整车模型的建立

5.3 基于Simulink软件的换档控制模块的建立

5.4 联合仿真及结果分析

5.5 本章小结

第六章 全文总结与展望

6.1 全文总结

6.2 创新点

6.3 研究展望

参考文献

在读硕士学位期间的学术成果

致谢