單電機(jī)重度混合動(dòng)力汽車模式切換與AMT換擋平順性控制策略研究

【摘要】：混合動(dòng)力汽車將傳統(tǒng)的內(nèi)燃機(jī)、電力驅(qū)動(dòng)裝置和儲(chǔ)能裝置結(jié)合在一起，通過良好的匹配和優(yōu)化控制，實(shí)現(xiàn)最佳的能量分配，是當(dāng)今最具實(shí)際開發(fā)意義的低油耗和低排放新能源汽車。然而，隨著混合動(dòng)力技術(shù)研究的不斷深入，混合動(dòng)力汽車動(dòng)態(tài)過程的控制問題在實(shí)際研發(fā)過程中日益凸顯，如模式切換過程引起的整車輸出轉(zhuǎn)矩大幅度波動(dòng)，電控機(jī)械式自動(dòng)變速器（簡稱AMT）換擋過程存在動(dòng)力中斷和換擋沖擊等問題，對(duì)整車的動(dòng)力性和平順性產(chǎn)生了嚴(yán)重的影響。因此，上述動(dòng)態(tài)過程的平順性控制是推進(jìn)混合動(dòng)力汽車產(chǎn)業(yè)化的關(guān)鍵技術(shù)之一。 本文在重慶市重大科技攻關(guān)項(xiàng)目《重度混合動(dòng)力長安轎車關(guān)鍵技術(shù)與樣車開發(fā)》的資助下，針對(duì)裝備AMT的單電機(jī)重度混合動(dòng)力汽車，以提高模式切換和換擋過程的平順性為研究目的，主要開展了如下研究工作： ①單電機(jī)重度混合動(dòng)力系統(tǒng)結(jié)構(gòu)特性分析 分析了單電機(jī)重度混合動(dòng)力系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，確定了系統(tǒng)各主要部件的參數(shù)。基于單排行星齒輪機(jī)構(gòu)動(dòng)力耦合裝置的特點(diǎn)，運(yùn)用模擬杠桿法分析了行星齒輪機(jī)構(gòu)的轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)矩特性。在此基礎(chǔ)上對(duì)單電機(jī)重度混合動(dòng)力系統(tǒng)的各種工作模式進(jìn)行了詳細(xì)分析，為工作模式切換和AMT換擋平順性研究奠定了基礎(chǔ)。 ②單電機(jī)重度混合動(dòng)力汽車模式切換控制策略研究 在確定了單電機(jī)重度混合動(dòng)力系統(tǒng)各工作模式切換的邊界條件以及發(fā)動(dòng)機(jī)與電機(jī)目標(biāo)轉(zhuǎn)矩的基礎(chǔ)上，根據(jù)模式切換過程的相似性，將混合動(dòng)力系統(tǒng)驅(qū)動(dòng)模式之間的切換進(jìn)行了分類。針對(duì)純電動(dòng)行進(jìn)中啟動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)的模式切換過程，提出了發(fā)動(dòng)機(jī)啟動(dòng)過程中電機(jī)轉(zhuǎn)矩與離合器結(jié)合壓力聯(lián)合控制和發(fā)動(dòng)機(jī)啟動(dòng)后電機(jī)轉(zhuǎn)矩調(diào)節(jié)的分階段動(dòng)態(tài)協(xié)調(diào)控制策略；針對(duì)混合驅(qū)動(dòng)過程中有離合器接合的模式切換過程，提出了基于電機(jī)主動(dòng)調(diào)速和離合器接合壓力控制的協(xié)調(diào)控制策略；針對(duì)離合器結(jié)合后存在發(fā)動(dòng)機(jī)和電機(jī)轉(zhuǎn)矩變化的模式切換過程，采用了“發(fā)動(dòng)機(jī)節(jié)氣門開度變化率限制+發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)矩估計(jì)+電機(jī)轉(zhuǎn)矩補(bǔ)償”的協(xié)調(diào)控制策略?；贛atlab/Simulink和Matlab/Stateflow仿真平臺(tái)對(duì)驅(qū)動(dòng)工況下的典型工作模式切換進(jìn)行了仿真分析，驗(yàn)證了模式切換控制策略的有效性。 ③單電機(jī)重度混合動(dòng)力汽車AMT換擋平順性控制策略研究 根據(jù)單電機(jī)重度混合動(dòng)力汽車的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，針對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)模式下的AMT換擋過程，采用了電機(jī)和發(fā)動(dòng)機(jī)電子節(jié)氣門聯(lián)合調(diào)速的換擋控制策略；針對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)與電機(jī)兩自由度混合驅(qū)動(dòng)模式下的AMT換擋過程，提出了不分離換擋離合器的電機(jī)主動(dòng)同步換擋控制策略?；贛ATLAB/Simulink仿真平臺(tái)對(duì)這兩種工作模式下的換擋平順性控制策略進(jìn)行了仿真分析，驗(yàn)證了換擋控制策略的有效性。 ④單電機(jī)重度混合動(dòng)力汽車模式切換與AMT換擋品質(zhì)客觀評(píng)價(jià)研究 從整車動(dòng)力性和舒適性兩個(gè)方面確定了單電機(jī)重度混合動(dòng)力汽車模式切換與AMT換擋品質(zhì)的評(píng)價(jià)指標(biāo)。在獲取模式切換與AMT換擋品質(zhì)的各評(píng)價(jià)指標(biāo)和相應(yīng)的駕駛員主觀評(píng)價(jià)結(jié)果數(shù)據(jù)樣本的基礎(chǔ)上，采用遺傳算法優(yōu)化BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的方法，建立了模式切換與AMT換擋品質(zhì)的客觀評(píng)價(jià)模型。將客觀評(píng)價(jià)模型的預(yù)測結(jié)果與駕駛員主觀評(píng)價(jià)結(jié)果進(jìn)行對(duì)比分析，驗(yàn)證了客觀評(píng)價(jià)模型的正確性。通過評(píng)價(jià)指標(biāo)個(gè)數(shù)以及每個(gè)評(píng)價(jià)指標(biāo)對(duì)客觀評(píng)價(jià)模型預(yù)測結(jié)果的影響分析證明了本文所選擇的評(píng)價(jià)指標(biāo)的合理性。 ⑤單電機(jī)重度混合動(dòng)力汽車模式切換與AMT換擋平順性試驗(yàn) 搭建了單電機(jī)重度混合動(dòng)力系統(tǒng)試驗(yàn)臺(tái)，利用Matlab/Simulink仿真平臺(tái)和dSPACE實(shí)時(shí)控制工具，開發(fā)了重度混合動(dòng)力系統(tǒng)控制系統(tǒng)。分別對(duì)模式切換控制策略和換擋平順性控制策略進(jìn)行了試驗(yàn)驗(yàn)證。利用建立的客觀評(píng)價(jià)模型對(duì)模式切換與AMT換擋品質(zhì)的試驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行了客觀評(píng)價(jià)。 本文對(duì)單電機(jī)重度混合動(dòng)力汽車模式切換與AMT換擋平順性控制策略進(jìn)行了系統(tǒng)的理論分析和仿真研究，并通過臺(tái)架試驗(yàn)對(duì)理論分析進(jìn)行了驗(yàn)證，仿真和試驗(yàn)結(jié)果取得了較好的一致性。本文研究為該混合動(dòng)力汽車的控制策略開發(fā)和產(chǎn)業(yè)化提供了理論依據(jù)和試驗(yàn)方法。 【關(guān)鍵詞】：重度混合動(dòng)力汽車 機(jī)械自動(dòng)變速器 模式切換平順性 換擋平順性 客觀評(píng)價(jià)
【學(xué)位授予單位】：重慶大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2012
【分類號(hào)】：U469.7
【目錄】：

• 摘要3-5
• ABSTRACT5-11
• 1 緒論11-29
• 1.1 課題的來源及意義11-12
• 1.2 國內(nèi)外混合動(dòng)力汽車發(fā)展現(xiàn)狀12-19
• 1.3 混合動(dòng)力汽車模式切換控制策略研究現(xiàn)狀19-21
• 1.4 混合動(dòng)力汽車 AMT 換擋平順性控制策略研究現(xiàn)狀21-24
• 1.5 混合動(dòng)力汽車模式切換與換擋品質(zhì)客觀評(píng)價(jià)研究現(xiàn)狀24-25
• 1.6 本文主要研究內(nèi)容25-29
• 2 單電機(jī)重度混合動(dòng)力系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)特性分析29-43
• 2.1 引言29
• 2.2 單電機(jī)重度混合動(dòng)力系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)及組成部件參數(shù)29-33
• 2.2.1 總體結(jié)構(gòu)29-30
• 2.2.2 主要組成部件參數(shù)30-33
• 2.3 單電機(jī)重度混合動(dòng)力系統(tǒng)的特點(diǎn)33
• 2.4 行星齒輪機(jī)構(gòu)特性分析33-35
• 2.4.1 轉(zhuǎn)速特性34-35
• 2.4.2 轉(zhuǎn)矩特性35
• 2.5 單電機(jī)重度混合動(dòng)力系統(tǒng)工作模式分析35-41
• 2.6 本章小結(jié)41-43
• 3 單電機(jī)重度混合動(dòng)力汽車模式切換動(dòng)態(tài)過程控制策略研究43-71
• 3.1 引言43
• 3.2 轉(zhuǎn)矩分配策略43-48
• 3.2.1 駕駛員需求轉(zhuǎn)矩識(shí)別43-45
• 3.2.2 工作模式區(qū)域劃分45-47
• 3.2.3 發(fā)動(dòng)機(jī)和電機(jī)目標(biāo)轉(zhuǎn)矩分配47-48
• 3.3 動(dòng)力源和濕式多片離合器的控制48-56
• 3.3.1 發(fā)動(dòng)機(jī)的控制48-49
• 3.3.2 電機(jī)的控制49
• 3.3.3 濕式多片離合器的控制49-56
• 3.4 模式切換控制策略56-64
• 3.4.1 模式切換分類56-57
• 3.4.2 第一類模式切換控制策略57-61
• 3.4.3 第二類模式切換控制策略61-62
• 3.4.4 第三類模式切換控制策略62-64
• 3.5 模式切換總體控制流程64-65
• 3.6 仿真分析65-69
• 3.6.1 純電動(dòng)切換至發(fā)動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)仿真65-67
• 3.6.2 混合驅(qū)動(dòng) b 至混合驅(qū)動(dòng) a 仿真67-68
• 3.6.3 發(fā)動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)至混合驅(qū)動(dòng) a 仿真68-69
• 3.7 本章小結(jié)69-71
• 4 單電機(jī)重度混合動(dòng)力汽車 AMT 換擋平順性控制策略研究71-87
• 4.1 引言71
• 4.2 單電機(jī)重度混合動(dòng)力汽車在發(fā)動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)模式下的 AMT 換擋平順性控制策略71-78
• 4.2.1 換擋過程動(dòng)力學(xué)分析72-77
• 4.2.2 基于電機(jī)與發(fā)動(dòng)機(jī)電子節(jié)氣門聯(lián)合調(diào)速的換擋平順性控制策略77-78
• 4.3 單電機(jī)重度混合動(dòng)力汽車兩自由度混合驅(qū)動(dòng)模式下的 AMT 換擋平順性控制策略78-82
• 4.3.1 換擋過程動(dòng)力學(xué)分析79-81
• 4.3.2 不分離換擋離合器的電機(jī)主動(dòng)同步換擋平順性控制策略81-82
• 4.4 仿真分析82-86
• 4.4.1 單電機(jī)重度混合動(dòng)力汽車在發(fā)動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)模式下的換擋平順性仿真82-84
• 4.4.2 單電機(jī)重度混合動(dòng)力汽車兩自由度混合驅(qū)動(dòng)模式下的換擋平順性仿真84-86
• 4.5 本章小結(jié)86-87
• 5 單電機(jī)重度混合動(dòng)力汽車模式切換與 AMT 換擋品質(zhì)客觀評(píng)價(jià)研究87-101
• 5.1 引言87
• 5.2 模式切換與 AMT 換擋品質(zhì)評(píng)價(jià)指標(biāo)的確定87-92
• 5.3 模式切換與 AMT 換擋品質(zhì)客觀評(píng)價(jià)建模92-96
• 5.4 客觀評(píng)價(jià)模型預(yù)測結(jié)果分析96-97
• 5.5 評(píng)價(jià)指標(biāo)對(duì)客觀評(píng)價(jià)模型預(yù)測的影響分析97-99
• 5.5.1 評(píng)價(jià)指標(biāo)個(gè)數(shù)對(duì)客觀評(píng)價(jià)模型預(yù)測結(jié)果的影響97-99
• 5.5.2 每個(gè)評(píng)價(jià)指標(biāo)對(duì)客觀評(píng)價(jià)模型預(yù)測結(jié)果的影響99
• 5.6 本章小結(jié)99-101
• 6 單電機(jī)重度混合動(dòng)力系統(tǒng)模式切換與 AMT 換擋平順性試驗(yàn)101-117
• 6.1 引言101
• 6.2 臺(tái)架試驗(yàn)系統(tǒng)101-108
• 6.2.1 臺(tái)架試驗(yàn)系統(tǒng)組成101-103
• 6.2.2 試驗(yàn)臺(tái)工作原理103-106
• 6.2.3 數(shù)據(jù)采集及控制系統(tǒng)106-108
• 6.3 測控軟件開發(fā)108-109
• 6.4 試驗(yàn)分析109-115
• 6.4.1 模式切換試驗(yàn)109-112
• 6.4.2 AMT 換擋平順性試驗(yàn)112-114
• 6.4.3 模式切換與 AMT 換擋品質(zhì)的客觀評(píng)價(jià)114-115
• 6.5 本章小結(jié)115-117
• 7 全文總結(jié)與展望117-121
• 7.1 主要結(jié)論117-118
• 7.2 論文的主要?jiǎng)?chuàng)新點(diǎn)和繼續(xù)研究的方向118-121
• 7.2.1 創(chuàng)新點(diǎn)118-119
• 7.2.2 繼續(xù)研究方向119-121
• 致謝121-123
• 參考文獻(xiàn)123-129
• 附錄129
• A 作者在攻讀學(xué)位期間發(fā)表的論文目錄129
• B 作者在攻讀學(xué)位期間參加的科研項(xiàng)目129

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裝載機(jī)變速器的換檔操縱    王康,黃宗益,詹永紅

混合動(dòng)力裝載機(jī)的研究現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢    徐曉美;唐倩倩;王哲;

混聯(lián)式混合動(dòng)力汽車控制策略研究綜述    楊宏亮,陳全世

并聯(lián)混合動(dòng)力電動(dòng)汽車動(dòng)態(tài)協(xié)調(diào)控制試驗(yàn)研究    嚴(yán)運(yùn)兵;顏伏伍;杜常清;

重度混合動(dòng)力汽車驅(qū)動(dòng)模式切換動(dòng)力源轉(zhuǎn)矩協(xié)調(diào)控制    秦大同;劉東陽;杜波;龔海淵;

混合動(dòng)力液壓挖掘機(jī)勢能回收系統(tǒng)的基礎(chǔ)研究    林添良

液壓挖掘機(jī)混合動(dòng)力系統(tǒng)的控制策略與參數(shù)匹配研究    肖清

并聯(lián)型混合動(dòng)力汽車能量管理策略研究    舒紅

工程車輛三參數(shù)最佳換擋規(guī)律及控制方法研究    崔功杰

車用并聯(lián)混合動(dòng)力系統(tǒng)瞬態(tài)過程控制技術(shù)研究    杜常清

混合動(dòng)力挖掘機(jī)動(dòng)力總成及參數(shù)匹配方法研究    王冬云

單電機(jī)ISG型AMT重度混合動(dòng)力汽車能量管理策略研究    彭志遠(yuǎn)

橋間分配四驅(qū)混合動(dòng)力電動(dòng)汽車能耗優(yōu)化控制策略研究    李曉甫

溢流閥動(dòng)態(tài)剛度最優(yōu)控制    王幼民

應(yīng)用徑向基函數(shù)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)預(yù)測單樁極限承載力    鄭永保,陳建功,董占文

并聯(lián)式混合動(dòng)力電動(dòng)汽車動(dòng)力總成系統(tǒng)的仿真研究    梁龍,張欣,李國岫,王浩

離合器片表面溫度的測量與表面應(yīng)力的計(jì)算    蔡丹,魏宸官,宋文悅

坦克裝甲車輛電控電動(dòng)機(jī)械式自動(dòng)變速操縱系統(tǒng)    商建平,王子冬

混合動(dòng)力電動(dòng)汽車技術(shù)發(fā)展與現(xiàn)狀    何洪文,祝嘉光,李劍

基于MATLAB/STATEFLOW的AMT控制策略仿真系統(tǒng)    文凌波,王玉海,李興坤,薛春宇

自動(dòng)機(jī)械傳動(dòng)系統(tǒng)起步過程中離合器的自適應(yīng)控制策略研究    席軍強(qiáng),陳慧巖,丁華榮

飛行控制與飛機(jī)發(fā)展    張汝麟

濕式摩擦離合器片翹曲變形研究    蔡丹,魏宸官,宋文悅

柴油發(fā)動(dòng)機(jī)控制模型及控制算法的設(shè)計(jì)與仿真研究    杭勇

車輛平順性虛擬試驗(yàn)技術(shù)的研究    王國權(quán)

并聯(lián)式混合動(dòng)力系統(tǒng)動(dòng)態(tài)協(xié)調(diào)控制問題的研究    童毅

大直徑灌注筒樁承載性狀研究    王哲

基于CVT的類菱形混合動(dòng)力電動(dòng)汽車系統(tǒng)研究與仿真    鐘勇

基于虛擬現(xiàn)實(shí)的汽車平順性仿真試驗(yàn)系統(tǒng)及其關(guān)鍵技術(shù)研究    雷良育

換檔質(zhì)量綜合評(píng)價(jià)系統(tǒng)的研究    王健

并聯(lián)混合動(dòng)力電動(dòng)汽車的動(dòng)態(tài)控制研究    嚴(yán)運(yùn)兵

雙離合器自動(dòng)變速器坡道起步控制仿真研究    呂濟(jì)明

干式DCT離合器溫度模型及其灰色預(yù)測控制研究    牛銘奎

嵌巖樁受力性狀及嵌巖深度的研究    宋仁乾

混合動(dòng)力電動(dòng)汽車用電機(jī)的開發(fā)與系統(tǒng)仿真    張東

電控機(jī)械式自動(dòng)變速器（AMT）離合器最佳接合規(guī)律的研究    楊劍

混合動(dòng)力汽車復(fù)式制動(dòng)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與性能仿真    王鵬宇

機(jī)械式自動(dòng)變速器的全電動(dòng)離合器的開發(fā)    陳榮桐

基于CRUISE軟件的AMT車輛性能仿真分析與實(shí)驗(yàn)研究    趙海峰

輕度混合動(dòng)力汽車再生制動(dòng)系統(tǒng)建模與仿真    詹迅

載貨汽車電控機(jī)械式自動(dòng)變速器控制策略研究    軒睿

CVT混合動(dòng)力汽車再生制動(dòng)系統(tǒng)性能仿真與試驗(yàn)研究    譚強(qiáng)俊

DCT起步與換檔特性的仿真方法研究    馮巍

四驅(qū)混合動(dòng)力汽車模式切換平順性研究    張軍;周云山;黃偉;曹成龍;

重度混合動(dòng)力汽車驅(qū)動(dòng)模式切換動(dòng)力源轉(zhuǎn)矩協(xié)調(diào)控制    秦大同;劉東陽;杜波;龔海淵;

條件技術(shù)在控制模式切換中的應(yīng)用    郭輝;李鐘慎;

電動(dòng)四驅(qū)混合動(dòng)力車的模式切換平穩(wěn)性研究    徐悅;郭俊;張雄;吳為理;

發(fā)動(dòng)機(jī)快速啟/停控制系統(tǒng)模式切換分析    黃大星;

考慮阻抗雙解現(xiàn)象的可控串補(bǔ)模式切換控制方法    李可軍;趙建國;高洪霞;韓學(xué)山;牛林;K.M.Tsang;

強(qiáng)混合動(dòng)力汽車驅(qū)動(dòng)模式切換扭矩協(xié)調(diào)控制策略    楊陽;楊文輝;秦大同;段志輝;

重度混合動(dòng)力汽車工作模式切換控制策略    楊陽;李小強(qiáng);蘇嶺;黃劍峰;

并聯(lián)式混合動(dòng)力系統(tǒng)模式切換控制策略    吳海嘯;葉進(jìn);馬承廣;

混合動(dòng)力用雙向變換器模式切換控制探討    馮柳鑫;陳敏;周晶;徐德鴻;

缸內(nèi)直噴汽油機(jī)SI-HCCI-SI燃燒模式切換的研究    田國弘;王志;葛強(qiáng)強(qiáng);王建昕;帥石金;

明基數(shù)碼相機(jī)維修流程圖    山東 張永財(cái)

單電機(jī)重度混合動(dòng)力汽車模式切換與AMT換擋平順性控制策略研究    杜波

基于筆式界面中的模式切換技術(shù)的研究    馬小忠

重度混合動(dòng)力汽車驅(qū)動(dòng)模式切換中的動(dòng)力源轉(zhuǎn)矩協(xié)調(diào)控制    劉東陽

并聯(lián)混合動(dòng)力客車驅(qū)動(dòng)模式切換扭矩協(xié)調(diào)控制算法研究    王浩

雙行星排式液驅(qū)混合動(dòng)力汽車模式切換的協(xié)調(diào)控制    韓利偉

并聯(lián)混合動(dòng)力汽車模式切換動(dòng)態(tài)協(xié)調(diào)控制的仿真研究    李顯陽

并聯(lián)混合動(dòng)力工程車輛傳動(dòng)系統(tǒng)模式切換控制策略研究    張健

基于多模式切換技術(shù)的DC-DC變換器研究與設(shè)計(jì)    王艷梅

LTE系統(tǒng)下行MIMO模式切換技術(shù)的研究    葉秀斌