纯电动汽车用电机—变速器一体化系统设计及其控制策略研究

【摘要】：目前,汽车工业在飞速发展的同时也带来了一系列的问题,面对越来越严峻的环境和资源形势,国家出台了一系列关于发展新能源汽车的政策,以电动汽车为代表的零排放、节能、环保的新能源汽车将是未来汽车发展的必然趋势,开发并使用以电动汽车为代表的新能源汽车,对降低燃油消耗率、减少环境污染和保障能源安全具有重要意义。 电机变速器一体化系统作为电动汽车关键零部件之一,其研究与开发对提高电动汽车的动力性、经济性等具有重要的意义。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-变速器一体化系统结构选型、控制系统设计等方面进行了系统深入的研究,为研究电动汽车电驱动一体化控制方法提供了参考,主要研究内容如下： 首先,根据电动汽车整车参数及性能要求,对电驱动系统进行了结构选型与参数匹配,并根据传统汽车换挡规律的制定方法,完成了电驱动系统综合性换挡规律的制定；其次,根据纯电动汽车换挡过程分析,建立相应的动力学模型,研究换挡品质影响因素,并结合对PMSM控制方法的研究,完成电机变速器一体化结构集成控制系统的设计,制定了电驱动系统的协调控制策略；再次,运用仿真软件,搭建了一体化结构及其控制系统的模型,对电机一变速器集成控制策略进行了离线仿真；最后,根据控制系统的功能要求,对协调控制器进行了软硬件设计,并通过搭建试验台架对电机变速器一体化结构及其控制系统进行试验验证。 【关键词】：电驱动一体化 协调控制策略 换挡规律 换挡品质 协调控制器
【学位授予单位】：合肥工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：U469.72
【目录】：

• 致谢7-8
• 摘要8-9
• ABSTRACT9-13
• 插图清单13-15
• 表格清单15-16
• 第一章 绪论16-22
• 1.1 课题背景及意义16-18
• 1.2 国内外研究现状18-20
• 1.2.1 国外动力系统一体化控制现状18-19
• 1.2.2 国内动力系统一体化控制研究现状19-20
• 1.3 本文主要研究内容20-21
• 1.4 研究的目的与意义21-22
• 第二章 系统结构方案设计及参数匹配研究22-35
• 2.1 电机变速器耦合系统综述22-25
• 2.1.1 驱动电机类型及特性22-23
• 2.1.2 自动变速器23-25
• 2.1.3 电子控制系统25
• 2.2 参数匹配研究25-30
• 2.2.1 驱动电机参数设计26-29
• 2.2.2 变速器传动比设计29-30
• 2.2.3 参数小结30
• 2.3 换挡规律制定30-34
• 2.3.1 动力性换挡规律制定31-32
• 2.3.2 经济性换挡规律制定32-33
• 2.3.3 综合性换挡规律33-34
• 2.4 本章小结34-35
• 第三章 纯电动汽车AMT控制系统研究35-53
• 3.1 换挡过程分析及动力学模型的建立35-36
• 3.2 换挡品质影响因素分析36-38
• 3.2.1 转矩卸加载对换挡冲击的影响36-37
• 3.2.2 挂档过程与调速模式对冲击度的影响37-38
• 3.3 一体化控制系统研究38-39
• 3.4 驱动电机控制方法研究39-49
• 3.4.1 永磁同步电机数学模型39-42
• 3.4.2 永磁同步电机基本控制方法42-45
• 3.4.3 驱动电机控制方法设计45-49
• 3.5 协调控制策略的制定49-52
• 3.6 本章小结52-53
• 第四章 控制系统的仿真与分析53-65
• 4.1 系统模型的建立53-61
• 4.1.1 驾驶员模型53-54
• 4.1.2 一体化控制器模型54-57
• 4.1.3 电机及其控制器模型57-60
• 4.1.4 整车动力学模型60-61
• 4.2 仿真分析61-64
• 4.3 本章小结64-65
• 第五章 协调控制器的设计65-77
• 5.1 协调控制器整体设计65-66
• 5.1.1 协调控制器的功能需求分析65
• 5.1.2 协调控制器的信号分析65-66
• 5.1.3 协调控制器的基本结构66
• 5.2 协调控制器硬件设计66-71
• 5.2.1 主控制芯片的选择66-67
• 5.2.2 最小系统设计67-69
• 5.2.3 外围所需功能模块69-71
• 5.3 协调控制器软件设计71-76
• 5.3.1 底层驱动软件设计72-74
• 5.3.2 决策层软件设计74-76
• 5.3.3 软件总体运行76
• 5.4 本章小结76-77
• 第六章 一体化系统试验验证77-82
• 6.1 协调控制器功能测试77
• 6.2 电驱动系统试验台架搭建77-79
• 6.2.1 电源供给系统77-78
• 6.2.2 电驱动一体化系统78-79
• 6.2.3 其他系统79
• 6.3 台架试验79-81
• 6.3.1 驱动电机控制试验79-80
• 6.3.2 换挡执行机构控制试验80
• 6.3.3 电驱动系统正常工作试验80-81
• 6.4 本章小结81-82
• 第七章 全文总结与展望82-84
• 7.1 全文总结82
• 7.2 本文创新点82
• 7.3 展望82-84
• 参考文献84-86
• 攻读硕士学位期间的学术活动及成果情况86

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