产品级汽车无级变速器控制器的设计与构建

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纵观国内的汽车行业的形势,汽车行业作为制造业的代表,在“互联网+”的推动下,正在向智能化、环保化和安全化的方向前行。而作为直接关乎汽车传动性能与驾驶体验,影响汽车功耗的变速器更是成为汽车转型的重要攻关难题。机械电控式金属带(链)式无级变速器(Electro-Mechanical controlled metal belt Continuously Variable Transmission,简称EMCVT),便是本文主要研究的产品级汽车无级变速器类型。该无级变速器采用的是碟簧加压,结合电机控制,相对于液压控制系统,摒弃了油泵,其特点:(1)降低油耗:省油可达到15%以上;(2)制造成本低:可节约40%的生产成本;(3)可靠性高。本文的研究目的就是将这一控制技术实现产品化,生产出能够广泛应用在各类汽车上,实现平顺的无级变速的控制系统。本文首先分析机械电控式车用无级变速器的总体机械结构,并针对其变速原理、受力情况、传动比模型进行研究。同时对于配备在机械电控式车用无级变速器上的离合器的机械传动方案进行选择。通过发动机的动力特性曲线,对无级变速器的特性需求进行分析,将控制系统需要采集的信号罗列出来,进行模拟信号、数字信号和开关量信号的分类,提出整体控制方案,同时对信号采集的传感器、信号执行的电机以及信号处理的单片机进行方案选择,并对各电机以及整车状态的控制策略进行研究。通过MATLAB中的Simulink与State flow对控制系统的软件系统进行构建,其中包括采集信号处理、发动机启动状态判定、档位处理、整车状态判定、目标值计算、主继电器上电信号处理、电机控制与逻辑处理等模块。对上述控制模型及数学模型进行验证,实现软件硬件的集成化。分析了产品级汽车无级变速器的控制器的硬件系统的总体架构,选择了S912XEP100W1MAG作为主控制芯片,设计外围电路电路,并根据外围电路的设计和实际应用在汽车上的目标,编写了相关技术协议及实际应用在车上需要进行的测试,并完成样件的成品。在文末的结论与展望中对本课题的工作进行总结,同时对未来的改进及研究思路提供了明确的方向
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