纯电动汽车两挡自动变速器试验与仿真

【摘要】：纯电动汽车（PEV）作为新能源汽车的重要组成部分，近些年来越来越受到国家以及各整车厂的重视，是我国七大战略性新兴产业之一。纯电动汽车对变速器的采用对车辆的整体性能有着显著的作用；电机的运行曲线对于传统发动机来说有着明显的优势，起步低速高转矩和高速恒功率使电机能很好的匹配车辆的运行特性并使电机工作于高效率区间，因此，对于纯电动汽车来说，多挡的变速器变得完全没必要了；然而单独的采用固定挡减速器又对电机的性能提出了更高的要求，故本文提出了两挡自动变速器（2AMT）的开发与研究，其主要内容如下： 1）分析了纯电动汽车的传动布置结构并对其作出相应解释，根据整车动力性要求，包括最高整车车速、最大爬坡度、加速性能等对驱动电机的功率和转矩以及2AMT速比进行相应的匹配计算。 2）分析了纯电动汽车的换挡过程，阐述了整个换挡原理并针对换挡品质提出了换挡转矩的控制方法以达到提高换挡品质的目的；在此基础上，对车辆的经济性换挡曲线和动力性换挡曲线作出相应描述，根据纯电动汽车的特性采用了两参数的经济性换挡曲线。 3）根据车辆行驶特性开发了变速器换挡电机的控制器（TCU），分析了整个TCU的硬件电路及功能实现，并依照TCU开发了软件控制方案；以此条件相应的作出了CAN通信协议并与整车CAN相匹配。 4）在simulink中编制换挡控制策略并联合cruise软件平台对纯电动汽车作仿真分析，研究换挡中电机的动态过程，判断控制策略的合理性；最后搭建车辆1/2试验平台对2AMT样机作台架疲劳试验以及作换挡动态试验，分析其换挡时间、换挡冲击与换挡噪声等。 【关键词】：纯电动汽车 两挡自动变速器 换挡曲线 换挡控制器 控制策略 联合仿真 台架试验
【学位授予单位】：湖南大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2014
【分类号】：U469.72
【目录】：

• 摘要5-6
• Abstract6-10
• 第1章 绪论10-20
• 1.1 研究背景10-11
• 1.2 纯电动汽车（PEV）概述11-13
• 1.2.1 纯电动汽车的基本组成11-12
• 1.2.2 纯电动汽车的整体结构12-13
• 1.3 PEV 国内外研究现状13-16
• 1.3.1 国外电动汽车发展现状13-15
• 1.3.2 国内电动汽车发展现状15-16
• 1.4 PEV 核心技术16-18
• 1.4.1 电力电子技术17
• 1.4.2 电机技术17-18
• 1.4.3 电池技术18
• 1.4.4 高压安全和材料技术18
• 1.5 本文研究主要内容18-20
• 第2章 纯电动汽车动力参数匹配20-32
• 2.1 电动汽车动力学分析20-21
• 2.2 纯电动的汽车设计基本参数21
• 2.3 驱动电机的参数匹配21-25
• 2.3.1 驱动电机功率值匹配22-24
• 2.3.2 驱动电机的变速比24-25
• 2.4 牵引力和传动装置参数匹配25-30
• 2.4.1 牵引力要求25-27
• 2.4.2 传动装置要求27-30
• 2.5 蓄电池能量消耗30-31
• 2.6 匹配计算结果31
• 2.7 本章小结31-32
• 第3章 2AMT 换挡设计与换挡规律32-49
• 3.1 2AMT 结构分析32-34
• 3.2 2AMT 换挡分析34-39
• 3.2.1 换挡动力传动系统35
• 3.2.2 2AMT 换挡过程35-38
• 3.2.3 换挡品质评价38-39
• 3.3 2AMT 换挡控制39-42
• 3.3.1 驱动电机控制策略40-41
• 3.3.2 换挡电机控制41-42
• 3.4 2AMT 换挡规律42-47
• 3.4.1 换挡规律概述42-44
• 3.4.2 2AMT 换挡规律设计44-47
• 3.5 本章小结47-49
• 第4章 TCU 硬件电路设计与软件分析49-58
• 4.1 TCU 硬件电路设计49-55
• 4.1.1 主芯片的选择49-50
• 4.1.2 电源电路设计50-51
• 4.1.3 电机控制电路51-52
• 4.1.4 信号处理电路52-54
• 4.1.5 CAN 通信电路54-55
• 4.2 控制系统软件设计55-57
• 4.3 本章小结57-58
• 第5章 Cruise/Simulink 联合仿真与台架试验58-68
• 5.1 联合仿真模型的建立58-64
• 5.1.1 CRUISE 模型的建立58-61
• 5.1.2 SIMUlink 控制策略模型的建立61-64
• 5.2 台架试验64-67
• 5.3 本章小结67-68
• 结论与展望68-70
• 参考文献70-74
• 致谢74-75
• 附录 A 攻读学位期间所发表的学术论文目录75

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