纯电动汽车电机—变速器换挡集成控制的研究

【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，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供给具有重要的战略意义。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。 作为电动汽车技术的关键问题之一，电动汽车电驱动系统一体化换挡控制的研究与开发对提高电动汽车的动力性、经济性具有重要的意义。但是一体化系统在整个换挡过程中既有系统工作模式的变化，又有某一模式下系统状态的改变，增加了研究的难度。本文根据纯电动汽车的工作特性，对电驱动系统进行了分析，制定了换挡集成控制策略和换挡规律，并对换挡控制进行了仿真分析，同时设计了换挡协调控制器，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分析和参数匹配。根据纯电动汽车的运行特性，制定了电驱动系统的集成换挡控制策略。其次，在分析了传统汽车换挡规律制定方法的基础上，针对纯电动汽车的运行特性，提出了纯电动汽车换挡规律的制定方法，制定了纯电动汽车动力性和经济性换挡规律。再次，运用仿真软件，搭建了电驱动系统换挡控制的仿真模型，对电机—变速器换挡集成控制策略进行了离线仿真。最后，根据换挡控制策略的要求对协调控制器进行了设计开发。 本文对纯电动汽车电驱动系统集成换挡的控制进行了研究，制定了换挡控制策略和换挡规律并验证了其合理性，为研究电动汽车电驱动一体化控制方法提供了参考。 【关键词】：电动汽车 电驱动一体化 控制策略 换挡规律 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】：2014
【分类号】：U463.2
【目录】：

• 致谢7-8
• 摘要8-9
• ABSTRACT9-14
• 插图清单14-16
• 表格清单16-17
• 第一章 绪论17-24
• 1.1 引言17-18
• 1.2 电驱动系统的分类18-20
• 1.2.1 驱动电机的分类18
• 1.2.2 自动变速器分类18-20
• 1.3 电驱动系统布置形式20-21
• 1.4 电驱动系统一体化控制的发展现状21-22
• 1.5 本文主要研究内容22-23
• 1.6 研究目的及意义23-24
• 第二章 电驱动系统的选型及参数匹配24-33
• 2.1 整车的参数及性能要求24
• 2.2 驱动电机性能分析及参数设计24-28
• 2.2.1 驱动电机的工作特性分析25-26
• 2.2.2 驱动电机参数的设计26-28
• 2.3 传动系的参数的匹配28-32
• 2.3.1 档位数的选择29-31
• 2.3.2 传动系参数匹配31-32
• 2.4 参数小结32
• 2.5 本章小结32-33
• 第三章 驱动电机与变速器集成换挡控制策略33-44
• 3.1 总体换挡控制策略33-35
• 3.2 换挡过程中电机的控制策略35-40
• 3.2.1 换挡过程中电机控制的要求35-36
• 3.2.2 驱动电机换挡同步控制策略36-40
• 3.3 AMT 选换挡控制策略40-43
• 3.3.1 传统 AMT 换挡控制策略原理40-41
• 3.3.2 纯电动汽车 AMT 换挡控制策略41-43
• 3.4 本章小结43-44
• 第四章 纯电动汽车驱动电机与变速器集成换挡规律44-53
• 4.1 换挡规律的类型44-46
• 4.1.1 单参数换挡规律44
• 4.1.2 两参数换挡规律44-46
• 4.1.3 动态三参数换挡规律46
• 4.2 换挡规律的制定46-52
• 4.2.1 传统汽车换挡规律的制定46-47
• 4.2.4 纯电动汽车动力性换挡规律的制定47-50
• 4.2.5 纯电动汽车经济性换挡规律的制定50-52
• 4.3 本章小结52-53
• 第五章 电机变速器换挡集成控制的仿真53-65
• 5.1 仿真软件介绍53
• 5.2 建模仿真的方法53-54
• 5.3 系统模型的建立54-62
• 5.3.1 电机—变速器一体化结构55-56
• 5.3.2 驱动电机模型56-57
• 5.3.3 换挡逻辑模型57-59
• 5.3.4 驾驶员模型59-60
• 5.3.5 协调控制器模型60-61
• 5.3.6 车辆动力学模型61-62
• 5.4 仿真分析62-64
• 5.4.1 速度跟随性能仿真分析62-63
• 5.4.2 换挡协调控制功能分析63-64
• 5.5 本章小结64-65
• 第六章 电机与变速器集成换挡协调控制器的设计65-84
• 6.1 协调控制器的总体设计65-67
• 6.1.1 协调控制器的功能需求分析65
• 6.1.2 协调控制器的技术要求65-66
• 6.1.3 控制器信号分析66
• 6.1.4 协调控制器工作过程分析66
• 6.1.5 协调控制器的总体设计66-67
• 6.2 协调控制器的硬件设计67-73
• 6.2.1 协调控制器主芯片的选型67-68
• 6.2.2 最小系统的设计68-69
• 6.2.3 信号采集电路69-71
• 6.2.4 数据通讯模块电路设计71-73
• 6.3 协调控制器的软件设计73-79
• 6.3.1 软件开发环境73-74
• 6.3.2 总体软件程序设计74-75
• 6.3.3 底层驱动软件设计75-78
• 6.3.4 上层管理软件设计78-79
• 6.3.5 软件集成79
• 6.4 协调控制器台架试验调试79-82
• 6.5 本章小结82-84
• 第七章 全文总结与展望84-86
• 7.1 全文总结与创新点84-85
• 7.1.1 全文总结84
• 7.1.2 创新点84-85
• 7.2 研究展望85-86
• 参考文献86-89
• 攻读硕士学位期间的学术活动及成果情况89-90

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