基于AMT的混合動力汽車電動變速驅(qū)動單元（E.T.Driver）控制策略研究

【摘要】： 混合動力汽車(HEV,Hybrid electric vehicles)的混合動力系統(tǒng)的集成化研究是目前和未來國內(nèi)外研究的重點。 混合動力汽車的核心是混合動力系統(tǒng),它的性能直接關(guān)系到混合動力汽車整車性能。如何有效的解決混合動力汽車混合動力系統(tǒng)的集成控制,使整車實現(xiàn)高度集成和配置簡單化,通用化是目前研究的關(guān)鍵。經(jīng)過十多年的發(fā)展,混合動力系統(tǒng)已從原有離散結(jié)構(gòu)向一體化結(jié)構(gòu)發(fā)展,即集成化混合動力總成系統(tǒng)。集成化混合動力總成系統(tǒng)最能體現(xiàn)HEV系統(tǒng)的最優(yōu)化思想,同時也是最復(fù)雜,形式最多樣,研究難度最大的結(jié)構(gòu),是現(xiàn)在和將來的新的研究重點。其中變速器(箱)與電機一體化(變速系統(tǒng)總成化)研究仍是目前國內(nèi)外混合動力汽車混合動力系統(tǒng)研究的空缺點。本文首次提出了電動變速驅(qū)動單元(Electric Transmission Driver ,E.T.Driver)的概念,將變速器和永磁同步電機集成為變速驅(qū)動集成化混合動力系統(tǒng)。對基于機械自動變速器(Automatic mechanical transmission,AMT)的電動變速驅(qū)動單元(E.T.Driver)進行了重點研究論述?；贏MT的電動變速驅(qū)動單元,永磁同步電機和AMT在輸出軸耦合,實現(xiàn)變速、驅(qū)動、制動能量回饋等功能。在換檔過程中,換檔質(zhì)量,包括沖擊度和摩擦功是最重要的考核指標。本文重點對變速驅(qū)動單元如何提高混合動力汽車在行駛過程中換檔和起步過程中換擋的換檔質(zhì)量、行駛平順性和乘坐舒適性進行了深入研究。 滑磨功和沖擊度這兩個指標相互制約,因而為了達到綜合最優(yōu),針對電動變速驅(qū)動單元不同工作狀況,制定了不同的換檔控制策略來達到?jīng)_擊度和滑磨功協(xié)調(diào)最優(yōu)。在E.T.Driver輸出驅(qū)動扭矩大于或等于行駛阻力扭矩的情況下,由于有E.T.Driver在離合器分離過程中提供驅(qū)動扭矩,在換擋過程中確保離合器分離到結(jié)合這個過程整車驅(qū)動扭矩不中斷,因而飛輪有充裕時間調(diào)整自身轉(zhuǎn)速來達到與離合器從動盤同步,從而確保飛輪和離合器接合時沖擊度和滑磨功都很小。在E.T.Driver輸出驅(qū)動扭矩小于阻力扭矩時,采用基于最小值原理的換檔控制策略對滑摩功和沖擊度進行綜合最優(yōu)控制,使滑磨功和沖擊度達到綜合最優(yōu),并得到了以解析式形式表達的系統(tǒng)最優(yōu)控制函數(shù)。 E.T.Driver獨特的結(jié)構(gòu)和相對應(yīng)的控制策略相結(jié)合,既保證在驅(qū)動力不中斷的情況下完成換檔操作,又能確保換擋質(zhì)量、行駛的平順性和乘坐舒適性。此外尤為重要的是,由于E.T.Driver自身獨特結(jié)構(gòu),既可以輸出正驅(qū)動扭矩又可以提供反向發(fā)電扭矩,從而很好的協(xié)調(diào)換檔過程中加權(quán)函數(shù)Z值的大小,確保換檔質(zhì)量達到最優(yōu)。 作為本項工作的重點之一,本文分別對E.T.Driver系統(tǒng)進行了仿真分析和實車試驗。利用大型系統(tǒng)動力學(xué)分析軟件SIMULATIONX和CRUISE,開發(fā)出E.T.Driver的仿真模型,通過對E.T.Driver換擋過程的仿真分析,為實車試驗提供可靠的依據(jù)和數(shù)據(jù)對比。裝配E.T.Driver的混合動力大客車道路試驗按照國家標準進行,主要考察小油門起步換擋、加速換擋、高檔位等高難度工況。最終的仿真和道路試驗結(jié)果表明,變速驅(qū)動單元的特定結(jié)構(gòu),結(jié)合本文提出的E.T.Driver最優(yōu)扭矩換檔控制策略,相比傳統(tǒng)AMT,E.T.Driver能夠極大的提高換檔質(zhì)量、整車驅(qū)動平順性和乘坐舒適性。本文實施的E.T.Driver最優(yōu)扭矩控制策略使E.T.Driver換擋過程具有良好的動態(tài)特性,對復(fù)雜工況和多變環(huán)境有自適應(yīng)能力。變速驅(qū)動單元的研究將極大推進混合動力汽車的產(chǎn)業(yè)化和混合動力汽車關(guān)鍵技術(shù)的進一步發(fā)展。 【關(guān)鍵詞】：混合動力汽車(HEV) 自適應(yīng)最優(yōu)控制 換檔質(zhì)量 換檔控制策略 行駛平順性 集成化混合動力總成系統(tǒng) 電動變速驅(qū)動單元(E.T.Driver)
【學(xué)位授予單位】：上海交通大學(xué)
【學(xué)位級別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2008
【分類號】：U469.7
【目錄】：

• 摘要5-7
• ABSTRACT7-12
• 符號說明12-15
• 第一章 緒論15-29
• 1.1 課題研究背景和意義15-25
• 1.1.1 混合動力汽車動力系統(tǒng)分類15-18
• 1.1.2 國內(nèi)外研發(fā)動態(tài)及典型產(chǎn)品介紹18-25
• 1.2 本文主要研究內(nèi)容25-28
• 1.2.1 課題來源25
• 1.2.2 本文主要研究內(nèi)容25-27
• 1.2.3 本論文體系結(jié)構(gòu)27-28
• 1.3 本章小結(jié)28-29
• 第二章 電動變速驅(qū)動單元構(gòu)造及工作模式29-39
• 2.1 引言29
• 2.2 電動變速驅(qū)動單元結(jié)構(gòu)29-34
• 2.2.1 電動變速驅(qū)動單元的構(gòu)造29-34
• 2.3 E.T.Driver在整車中的布置方式34-35
• 2.4 E.T.Driver工作模式35-38
• 2.5 本章小結(jié)38-39
• 第三章 電動變速驅(qū)動單元動態(tài)特性及建模39-57
• 3.1 引言39
• 3.2 基于SIMULATIONX軟件建模所需主要零部件特性和建模39-54
• 3.2.1 發(fā)動機模塊39-43
• 3.2.2 高壓電池模塊43-45
• 3.2.3 E.T.Driver模塊構(gòu)建45-54
• 3.2.4 阻力模型54
• 3.3 基于CRUISE軟件的仿真模型搭建54-56
• 3.4 本章小結(jié)56-57
• 第四章 電動變速驅(qū)動單元最優(yōu)扭矩控制策略57-97
• 4.1 動力傳動系統(tǒng)數(shù)學(xué)模型57-58
• 4.2 升檔過程E.T.Driver最優(yōu)扭矩控制策略58-70
• 4.2.1 升檔過程中E.T.Driver允許輸出最大扭矩大于或等于行駛阻力扭矩60-62
• 4.2.2 升檔過程中E.T.Driver允許輸出最大扭矩小于行駛阻力扭矩62-70
• 4.3 電機扭矩及發(fā)動機扭矩的分配及加權(quán)系數(shù)Z的確定70-73
• 4.3.1 確定加權(quán)系數(shù)Z70-71
• 4.3.2 影響結(jié)合過程的因素71-72
• 4.3.3 E.T.Driver中電機輸出扭矩對換擋質(zhì)量的重要協(xié)調(diào)作用72-73
• 4.4 降檔過程E.T.Driver扭矩控制策略73-74
• 4.4.1 非制動降擋過程73
• 4.4.2 制動降檔換擋過程73-74
• 4.5 起步過程中E.T.Driver扭矩控制策略74-75
• 4.5.1 E.T.Driver輸出扭矩大于或等于起動阻力扭矩的情況下74-75
• 4.5.2 E.T.Driver輸出扭矩小于起動阻力扭矩的情況下75
• 4.6 發(fā)動機轉(zhuǎn)速控制75-77
• 4.7 E.T.Driver中電機控制77-85
• 4.7.1 永磁同步電動機與其它電機的區(qū)別78-79
• 4.7.2 研究熱點及發(fā)展趨勢79-81
• 4.7.3 E.T.Driver中電機控制81-85
• 4.8 控制策略驗證及仿真結(jié)果分析85-95
• 4.8.1 AMT換擋過程仿真結(jié)果85-86
• 4.8.2 E.T.Driver換擋過程仿真結(jié)果86-90
• 4.8.3 經(jīng)濟性仿真結(jié)果分析90-91
• 4.8.4 整車動力性仿真結(jié)果分析91-95
• 4.9 本章小結(jié)95-97
• 第五章 E.T.Driver控制器及其它主要零部件控制器軟硬件設(shè)計及臺架試驗97-113
• 5.1 E.T.Driver控制器和其他主要零部件控制器模塊設(shè)計97-108
• 5.1.1 控制系統(tǒng)硬件設(shè)計99-105
• 5.1.2 控制系統(tǒng)軟件設(shè)計105-106
• 5.1.3 試驗監(jiān)控系統(tǒng)106-108
• 5.2 臺架試驗108-112
• 5.2.1 試驗?zāi)康?/span>108
• 5.2.2 實驗方案108-109
• 5.2.3 臺架試驗結(jié)果109-112
• 5.3 本章小結(jié)112-113
• 第六章 E.T.Driver換擋過程實車試驗113-126
• 6.1 實驗?zāi)康?/span>113
• 6.2 試驗裝置113
• 6.3 實驗方案113-114
• 6.4 實驗結(jié)果及分析114-124
• 6.5 結(jié)論124-125
• 6.6 本章小結(jié)125-126
• 第七章 全文總結(jié)126-129
• 7.1 本文的創(chuàng)新點126-127
• 7.2 研究展望127-129
• 參考文獻129-137
• 致謝137-138
• 攻讀博士學(xué)位期間發(fā)表或錄用的論文138

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PC-PC的IP電話（網(wǎng)絡(luò)電話）設(shè)計    鄧勇全

PCI數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)驅(qū)動與總控軟件的研制    楊皓

融合GSM與WIFI通信的多媒體宜居控制系統(tǒng)的研發(fā)    何志堅