电动车辆电机-变速器一体化系统设计及控制策略研究

摘要

在国家大力发展“绿色、节能、环保”新能源汽车的趋势下,研究纯电动汽车动力系统集成驱动和自动协调换挡控制,开发电动汽车电驱动系统是非常必要和紧迫的。本文依托安徽省自然科学基金资助项目“电动车辆电机-变速器耦合控制与换挡品质优化研究”对纯电动汽车电机-变速器一体化系统设计和换挡过程协调控制方法等方面进行了系统深入的研究。
　　首先,本文分析了国内外电驱动技术研究状况,对比了车用驱动电机性能特点,明确了电机-变速器一体化系统研究内容。在系统结构布置分析比较的基础上,完成一体化系统结构选型和参数匹配设计。对比分析了有无离合器动力系统的换挡过程,研究了无离合换挡系统控制理论;根据各个模块的信息交互、控制功能分析和协调控制机理,制定了多阶段协调控制体系和协调控制流程图,完成一体化系统的软件控制框架设计。
　　其次,根据本文使用的永磁同步电机,对比其不同控制方法下的工作特性,设计纯电动汽车基于SVPWM的MTPA驱动控制策略;结合多阶段协调控制体系,制定具体换挡过程中电机耦合控制策略及其具体实现方法。利用传统汽车换挡规律制定思路,针对纯电动汽车动力传动系统新特点,制定并对比分析了两挡AMT动力性、经济性换挡规律,最后结合二者优点获得综合性换挡规律曲线。
　　最后,基于MATLAB/simulink软件,建立了电机-变速器一体化系统整车仿真模型,并在设定工况下进行了仿真试验,结果表明换挡过程协调可靠,换挡品质符合要求,论证了多阶段协调控制和具体调控策略的合理性,仿真所得的数据具有一定参考价值。依据系统设计搭建系统实物平台,进行了前期的信号采集分析工作,为后面具体换挡过程的逐步实施和协调换挡试验做了充分实际的准备。

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第一章 绪论

1.1课题背景及意义

1.2国内外研究现状

1.3电动车辆电机-变速器一体化系统概述

1.4本文研究内容与组织结构

第二章 系统结构方案及参数匹配研究

2.1纯电动汽车动力系统结构形式

2.2系统参数匹配设计流程

2.3纯电动汽车整车参数及性能指标

2.4一体化系统参数匹配

2.5一体化系统匹配结果

2.6一体化系统性能校核

2.7本章小结

第三章 换挡过程多阶段协调控制体系设计

3.1有离合器换挡过程分析

3.2无离合器换挡过程分析

3.3多阶段协调控制体系设计

3.4协调控制方法研究

3.5本章小结

第四章 电机耦合控制策略设计

4.1永磁同步电机控制方法

4.2电动汽车驱动行驶控制原理

4.3换挡过程电机控制策略

4.4本章小结

第五章 变速器换挡过程控制策略设计

5.1自动变速器换挡规律

5.2两参数换挡规律的制定

5.3换挡过程动力学分析

5.4换挡品质评价指标

5.5本章小结

第六章 电机-变速器一体化系统换挡控制试验研究

6.1系统换挡控制仿真建模

6.2仿真试验结果分析

6.3电机-变速器一体化系统台架试验

第七章 总结与展望

7.1总结

7.2本文创新点

7.3展望

参考文献

攻读硕士学位期间的学术活动及成果情况