纯电动汽车两挡变速器换挡最优控制

【摘要】：目前，电动汽车的发展已经进入一个相对成熟的时机，市场上纯电动汽车已经层出不穷。由于越来越多的纯电动汽车出现，人们对纯电动汽车的要求不再停留在最初的期望上，而是希望纯电动汽车不仅具有较好的驾驶舒适性、经济性，而且具有传统内燃机汽车强劲的动力性。 由于驱动电机具有比较大的转速范围，市面上现有的纯电动汽车大多都是采用单电机和固定传动比的减速装置，如果想满足动力性需求，那么驱动电机和电源的性能要求就比较高，无形中增加了成本。考虑到经济性、动力性以及驱动电机性能需求的同时，我们提出了一种新型的基于机械式自动变速器（AMT-Automated ManualTransmission）的纯电动汽车两挡变速器传动系统。这种配置两挡变速器的新型传动结构，包括一个驱动电机、一个两挡机械式自动变速器、一个倒置干式离合器、主减速器和差速器等。采用两挡机械式自动变速器不仅结构简单布置方便，而且采用干式离合器传动效率比较高，操纵离合器能实现无动力中断换挡，从而提高纯电动汽车的综合性能。相对于单挡传动装置来说，增加了一个两挡变速器可以提高纯电动轿车的低速爬坡能力和高速运行时的效率。 本文主要通过搭建一种新型的纯电动汽车两挡变速器传动系统仿真平台，在验证模型准确性之后，进行变速器无动力中断换挡控制。换挡控制器主要基于最优控制方法实现，并且与传统PID控制方法进行对比。本文的主要研究内容如下： 1、详细介绍纯电动汽车的传动系统结构形式，分析纯电动汽车的性能，并介绍纯电动汽车挡位选择的原则，以及纯电动汽车传动系统的研究现状。 2、详细介绍新型纯电动汽车两挡变速器传动系统结构形式，并分析其工作模式。重点研究换挡过程工作原理，对比分析不同换挡控制方法，确定本文所采用的基于最优控制的换挡控制方法。 3、搭建仿真实验车辆的等效AMESim整车仿真模型，并进行整车仿真模型的实验验证。 4、对纯电动汽车两挡变速器换挡过程进行分析，设计换挡控制器。以升挡过程为例，在力矩相应用比较易于实现的前馈控制器对驱动电机和离合器的转矩进行精确的控制。在惯性相，以最小化离合器的滑摩功、车身纵向冲击度和变速器的输出转矩平顺变化为目标，设计了一个线性二次型最优控制器。然后进行最优控制器的离线仿真，得到驱动电机转矩和离合器转速差的最优轨迹曲线。 5、基于最优控制器的离线仿真结果，拟合出驱动电机转矩和离合器转速差的归一化曲线用于在线仿真实验。驱动电机的转矩用于前馈输入，为了补偿干扰和模型误差，增加了一个PID控制器增加闭环控制性能，离合器的转速差轨迹作为参考轨迹。 6、最后，在不同工况下进行换挡控制器的在线仿真实验，设计的前馈反馈控制器与传统的PID控制器进行对比分析，参数调整比较容易，因为控制器的前馈部分考虑了重要的系统动态。即使有较大的模型误差依然能够很好地完成换挡过程，并且较好地优化了离合器滑磨功、车身纵向冲击度并且保证变速器的输出转矩平顺变化没有动力中断。 【关键词】：纯电动汽车 两挡变速器 换挡控制 最优控制 轨迹规划
【学位授予单位】：吉林大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：U469.72
【目录】：

• 摘要4-6
• Abstract6-10
• 第1章 绪论10-20
• 1.1 研究背景10-11
• 1.2 纯电动汽车结构形式11-13
• 1.3 纯电动汽车传动系统性能要求13-15
• 1.4 纯电动汽车传动系统发展现状15-18
• 1.5 本文研究内容18-20
• 第2章 纯电动汽车两挡变速器结构与原理20-30
• 2.1 纯电动汽车两挡变速系统结构20-22
• 2.2 纯电动汽车两挡变速系统工作原理22-28
• 2.2.1 驱动模式22-23
• 2.2.2 制动模式23
• 2.2.3 换挡模式23-28
• 2.3 本章小结28-30
• 第3章 整车仿真模型搭建与模型验证30-38
• 3.1 整车仿真模型30-36
• 3.1.1 驱动电机模块31-33
• 3.1.2 变速器模块33-34
• 3.1.3 电源模块34
• 3.1.4 整车控制器模块34-36
• 3.1.5 车身模块36
• 3.2 模型验证36-37
• 3.3 本章小结37-38
• 第4章 基于最优控制方法的换挡过程控制器设计与验证38-60
• 4.1 最优控制问题的基本思想38-43
• 4.1.1 现代控制理论38-39
• 4.1.2 优化概念39-40
• 4.1.3 最优控制40-43
• 4.2 换挡控制器设计43-53
• 4.2.1 最优控制问题数学描述43-45
• 4.2.2 最优控制问题求解45-47
• 4.2.3 最优控制器设计47-49
• 4.2.4 最优控制器离线仿真实验49-51
• 4.2.5 驱动电机力矩和离合器转速差轨迹规划51-52
• 4.2.6 前馈反馈控制器设计52-53
• 4.3 控制器仿真实验验证53-58
• 4.4 本章小结58-60
• 第5章 全文总结与展望60-62
• 5.1 全文工作总结60-61
• 5.2 未来工作展望61-62
• 参考文献62-68
• 作者简介及研究成果68-70
• 致谢70

您可以在本站搜索以下学术论文文献来了解更多相关内容

电动汽车传动系参数设计及动力性仿真    姬芬竹;高峰;吴志新;

电动汽车行星齿轮式无级变速器建模与仿真    王德伦;张石静;许南绍;李鑫;

车辆双离合器自动变速传动技术研究进展分析    刘振军,秦大同,叶明,胡建军

电动汽车传动系统参数设计和续驶里程研究    杜发荣;吴志新;

AMT技术的发展现状与展望    何忠波;白鸿柏;

纯电动车两挡自动变速器的研发(英文)    黄伟;王耀南;冯坤;

两挡变速器纯电动汽车动力性经济性双目标的传动比优化    周兵;江清华;杨易;

纯电动汽车传动系参数匹配的研究    姬芬竹,高峰,周荣

自动变速器与手动变速器的分析比较    黄宗益,谢代鹏,王康,邵振麒

电动车轮边驱动系统的发展    宁国宝;

汽车动力传动系的若干非线性估计与控制研究    高炳钊

基于纯电动轿车的两档双离合器式自动变速器控制技术研究    陆中华

模型(汽车)试验低速风洞设计    汪涌;龚光军;

汽车曲线制动工况的轴间动态制动力分配数学模型    边铭瑞;丁品先;

7CBY—1型挂车液压制动装置的设计    李伯峰;韩永法;

数值方法在汽车性能预测中的应用    王其东;羊拯民;

对汽车制动效能评价标准的探讨    方锡邦;

拖拉机散热器的功能和使用探析    刘鼎军;

基于ADAMS/Car的车辆频率响应仿真分析    葛友刚;贾志绚;李捷;董永富;

基于湿式双离合器自动变速器的动力学建模    李大胜;石怀荣;吕明;

橡胶轮转向架稳态曲线通过行为研究    石丽莉,孙守光,吕峰峰

汽车动力性计算机仿真    赵亚男;赵福堂;刘碧荣;

汽车转向轮主销内倾角设计计算    魏道高;乔明侠;周福庚;吕召全;

HFC6700轻型客车制动过程的仿真计算    任国清;

基于状态反馈极点配置的4WS系统设计及仿真    王莉;杜家政;

浅谈离合器分泵支架优化设计    严思炜;郝世强;

主副一体整体式车架的改进    黄睿;

面向空气悬架大客车操稳性的多体动力学建模与仿真研究    葛榕;秦东晨;徐一村;

双离合器自动变速汽车换挡过程离合器模糊控制策略研究    李光辉;

混合动力电动汽车的振动建模与仿真研究    薛玉春;萩原一郎;张义民;

车辆定半径稳态回转仿真试验方法研究    侯炜;杨亚娟;刘红领;张德超;

悬架迟滞非线性特性对汽车平顺性的影响    方明霞;冯奇;

类菱形车转向系统研究与分析    查云飞

金属带式无级变速器控制系统和控制策略研究    杨新桦

基于磁粉离合器的汽车起步控制策略研究    吴晓刚

商用汽车电控机械自动变速器智能控制技术研究    刘文光

整体耦合式消扭悬架系统原理及其运动学和动力学研究    童伟

车辆与路面相互作用下路面结构动力学研究    李皓玉

金属带式无级变速器耦合问题研究    张树培

面向主观评价的汽车动力学建模研究    逄淑一

基于主动转向和横摆力矩控制的多轴车辆制动稳定性研究    杨铭

基于自适应保持多样性遗传算法的汽车动力传动系多目标优化    程方晓

汽车发动机电控水泵冷却系统的设计及试验研究    傅寿字

基于MC9S12DG128的智能模型车系统设计与仿真研究    刘啸森

飞思卡尔智能赛车及调试平台开发研究    朱政合

基于行车舒适性的高填方路基差异沉降指标研究    向烨

基于PRO/ENGINEER的汽车手动变速器虚拟装配仿真技术及在教学中的应用与研究    吴林

自动变速器模糊控制系统    田元锁

白车身装焊误差监控方法及技术的研究    郝旭光

汽车半主动悬架系统模糊控制及遗传算法优化研究    赵子月

BSG混合动力汽车同步电机磁场定向控制系统的研究    贾成禹

现代电动汽车电源系统研究    程灯亮

电动汽车的建模与仿真    曹明柱;冯能莲;夏传超;何彩青;吴加伟;

轮式装甲车辆自动变速操纵技术的研究    陈志刚,翟涌,陈慧岩

国外电动汽车发展现状及对我国电动汽车发展的启示    李佩珩,易翔翔,侯福深

电动汽车续驶里程及其影响因素的研究    陈勇,孙逢春

电动车辆设计中的匹配理论研究    何洪文,余晓江,孙逢春

ZL50装载机自动变速操纵系统控制策略的研究    翟涌,杜晓明,陈慧岩,刘海鸥

BFC6100-EV电动大客车动力传动系统参数设计    李军求,孙逢春,张承宁,李红林,何洪文

纯电动汽车能耗经济性评价体系初步探讨    王震坡,姚利民,孙逢春

基于Matlab/Simulink的汽车防抱制动控制逻辑    张新;吴伟国;潘开广;

双离合器自动变速器换挡过程仿真分析    颜志鹏;秦大同;

    本报记者 王海达

干式DCT离合器温度模型及其灰色预测控制研究    牛铭奎

基于纯电动轿车的两档双离合器式自动变速器控制技术研究    陆中华

基于CAN总线的纯电动轿车动力总成控制器的开发研究    周能辉

电动汽车动力性的仿真    张铁臣

CAN总线在纯电动汽车中的应用    李捷

电动汽车传动系统的匹配及优化    姜辉

电动干式双离合器控制技术研究    崔东伟

双离合器自动变速系统的综合控制    赵玉省

纯电动汽车能耗经济性评价体系初步探讨    王震坡,姚利民,孙逢春

纯电动汽车嵌入式控制系统的开发实践    李志强;钟勇;

纯电动汽车能耗经济性分析    杨磊;

纯电动汽车能耗经济性研究    杨磊;

纯电动汽车生命周期3E评价及微型化发展    刘宏;王贺武;罗茜;王瑛;欧阳明高;

时风小型纯电动汽车顺利通过国家科技部“863”课题评审    房士阁;

国家电网公司纯电动汽车研究取得重大进展    

环保型(电池+电容)纯电动汽车前景广阔    

我国纯电动汽车的发展方向及能源供给模式的探讨    张文亮;武斌;李武峰;来小康;

中大青山纯电动汽车突破续航500公里大关    路智军;

细分市场纯电动汽车研发与推广    徐占林;

浅谈纯电动汽车技术    程勇;

纯电动汽车研究与开发    李年根;

纯电动汽车电气性能测试系统设计与研究    刘保国;

纯电动汽车泊车雷达系统设计    胡杰强;王智晶;

淄博市低速纯电动汽车发展的几点思考    车胜新;

纯电动汽车的控制策略与实现    马洪涛;叶倩;

重庆公交发展纯电动汽车的一次尝试    廖涛;

纯电动汽车泊车雷达系统设计    胡杰强;王智晶;

纯电动汽车电机控制器传导性电磁干扰的抑制    陶银鹏;余强;朱德祥;

应着力发展纯电动汽车    媒体评论员 陈健敏

共建纯电动汽车示范基地及产业园    姜小莉

加速长沙纯电动汽车产业化    长沙市政协副主席 谢明德

新疆首批纯电动汽车投入使用    石怀平

山西榆次将建纯电动汽车产业园    记者 杨丽英　张春亮

政策推进难掩纯电动汽车发展困境    本报记者 刘国栋

代表建议推动纯电动汽车市场化    记者李雪梅

续航300公里纯电动汽车两年内推出    本报记者 童曙泉

陆地方舟：中国纯电动汽车领域真正的领跑者    张龙飞

纯电动汽车或插电式混动 谁才是当前购车首选？    本报记者 王禁

纯电动汽车能量管理关键技术及高压安全策略研究    王佳

纯电动汽车能量管理关键技术问题的研究    石庆升

纯电动汽车电动助力转向系统机理研究与设计    曾群

基于锂离子动力电池的纯电动汽车能量管理系统控制策略与优化    董冰

双能量源纯电动汽车能量管理关键技术的研究    杜爽

纯电动汽车充电系统稳定性与谐波特性研究    李晶

两档双离合器自动变速器的纯电动汽车传动系统协调控制技术研究    顾强

纯电动汽车电液复合再生制动研究    刘志强

纯电动汽车中电驱系统设计及其控制策略研究    吴家龙

微型纯电动汽车动力系统设计    岳崇会

纯电动汽车突然失压的应急控制策略研究    乐登

纯电动汽车动力系统匹配设计与仿真研究    杨文兴

纯电动汽车远程监控系统设计及故障诊断方法研究    吴建荣

微型纯电动汽车动力性能参数匹配及仿真研究    王方

纯电动汽车整车能量建模与仿真分析    刘清虎

纯电动汽车整车性能建模与仿真    姚海峰

纯电动汽车电控系统研制    孙淼

北京纯电动汽车产业链构建研究    刘燕玲