电动汽车双模两挡自动变速器主动同步换挡控制研究

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电动汽车由于驱动电机优越的动态响应特性,采用少挡位变速器,甚至单级减速器就可以保证整车的动力性与经济性。双模耦合驱动系统不仅实现了集中式与分布式驱动的集成,而且满足了电动汽车对两挡变速器的需求,被认为是最具发展前景的电动汽车变速器形式,但由于其换挡原理类似机械式自动变速器,换挡过程中不可避免的会出现动力中断以及冲击等问题。本文为了解决上述系统存在的换挡问题,也为了更好的利用驱动电机强大的速度和扭矩调控特性,在双模耦合驱动系统的基础上取消同步环结构,对其换挡过程进行控制研究,力图在实现系统创新的基础上,提高系统的换挡品质。本文主要研究内容如下:(1)通过对双模耦合驱动系统的建模以及工作特性分析,解析有同步器系统的模式切换过程,揭示同步器作用原理,结合系统当前模式切换存在的问题以及电动汽车驱动电机精准的调控特性,探索基于换挡策略改进的无同步器变速系统的可行性。(2)对无同步器双模两挡变速系统进行模式切换阶段的划分,建立各换挡阶段的数学模型,解析无同步器系统在模式切换过程中的系统接合问题,分析接合套与目标齿轮之间的转速差及转角差对模式切换的影响,明确无同步器系统模式切换的控制目标,为主动同步换挡控制策略的设计提供模型及理论基础。(3)结合无同步器模式切换过程,对永磁同步电机进行工作特性分析,并对驱动电机提出性能要求;搭建转速电流双闭环电机调速模型并构建滑模观测器,从而更好地获取驱动电机参数;针对无同步器系统提出的控制要求,基于最优控制理论提出包含奇偶相异对齿的主动同步控制策略;利用完整的动力总成仿真模型对提出的控制策略进行仿真测试,验证无同步器系统的可行性与主动同步换挡控制策略的有效性。本文开展的研究对于探索电动汽车新型变速系统创新设计以及双模耦合驱动系统的优化控制具有重要理论意义,所提出的主动同步控制策略更好的利用了驱动电机的动态响应特性,且适用于其他包含同步器的电动汽车变速器,具有广泛的实际应用前景。
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