混合动力汽车AMT故障诊断与容错技术研究

【摘要】：机械式自动变速器(Automated Manual Transmission, AMT)是在原来的手动变速器基础上将手动操纵机构改为自动操作机构而产生的,由于生产线改动少,同时继承了手动变速器效率高的特点,广泛应用于小型汽车、商务车和卡车,其操作性能和运行稳定性对汽车的安全行驶有重要的影响,因此得到国内外学者们广泛的关注和研究。 本文首先简要介绍了混合动力汽车和AMT的相关概况,故障诊断的发展以及国内外有关故障诊断方面的近年来的研究成果。为了充分研究AMT出现故障时的特征以及对整个混合动力汽车系统的影响,利用功能分析(Functional Analysis)和故障模式与影响分析(FMEA)找出AMT各部分可能出现的故障、各故障产生的原因以及分析这些故障对系统的危害程度,根据风险优先级顺序RPN得到其关键故障,包括故障电机短路断路故障、推拉索故障、换挡拨叉／同步器故障和变速器齿轮／轴承故障。引入各故障的模拟方法,重点针对这些关键故障进行运动和动力分析,建立AMT总的故障的数学模型,并运用该模型对上述关键故障进行Simulink仿真,获得这些故障出现时位移传感器、电流传感器和输出轴速度传感器的反应和表现,由此可获得故障对系统的影响。针对AMT传感器的故障,利用信号冗余,分析找出这些传感器信号之间的联系,建立AMT传感器故障诊断模型,研究这些故障发生时车辆的表现以及出现故障时采取的处理方式,并仿真其验证传感器的故障检测和处理效果。 本文的研究将故障模式与影响分析(FMEA)引入混合动力汽车的AMT中进行故障诊断分析,找出重要故障并详细分析了其各部分故障对AMT系统的影响。并运用信号冗余分析各传感器故障。以上研究对分析AMT故障并在设计以及车辆运行过程中提高整个AMT系统的安全性提供一定的参考。 【关键词】：混合动力汽车 AMT 故障诊断 故障模式与影响分析(FMEA)
【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】：U469.7;U472.9
【目录】：

• 致谢7-8
• 摘要8-9
• ABSTRACT9-12
• 插图清单12-14
• 表格清单14-15
• 第一章 绪论15-22
• 1.1 课题研究背景及意义15-16
• 1.2 混合动力汽车发展概况16-17
• 1.3 并联式混合动力汽车与AMT变速器特性简介17-19
• 1.3.1 并联式混合动力汽车介绍17-18
• 1.3.2 AMT的介绍18-19
• 1.4 国内外关于故障检测与诊断技术的研究19-22
• 1.4.1 国外关于故障检测与诊断技术的研究19
• 1.4.2 国内外关于故障检测与诊断技术的研究19-20
• 1.4.3 目前AMT故障诊断研究的问题和本文主要的研究内容20-22
• 第二章 FMEA对混合动力汽车AMT的故障分析22-36
• 2.1 FMEA方法介绍22-25
• 2.1.1 故障模式及影响分析的发展和主要内容22
• 2.1.2 故障模式及影响分析的步骤22-23
• 2.1.3 风险优先级法RPN方法23-25
• 2.2 混合动力汽车AMT的结构25-28
• 2.2.1 并联混合动力汽车结构总图25-26
• 2.2.2 MT部分结构26-28
• 2.2.3 换挡执行机构28
• 2.3 FMEA分析AMT28-32
• 2.3.1 FMEA分析执行机构30-31
• 2.3.2 FMEA分析MT部分31
• 2.3.3 系统关键故障31-32
• 2.4 FTA(Fault Tree Analysis)内容简介32-33
• 2.4.1 FTA基本概念32
• 2.4.2 故障树分析步骤32-33
• 2.4.3 建立故障树的原则33
• 2.5 FTA分析AMT33-34
• 2.6 本章小结34-36
• 第三章 故障失效分析36-47
• 3.1 换挡执行器部分模型的建立36-38
• 3.2 PID控制方法38-41
• 3.2.1 PID控制方法的介绍38-39
• 3.2.2 PID各部分调节器的控制作用如下39
• 3.2.3 PID系统参数的选择39-40
• 3.2.4 PID的离散化40
• 3.2.5 采样率的确定40-41
• 3.3 MT模型的建立41-42
• 3.4 故障模拟方法42-44
• 3.5 AMT整体故障模型的建立44-45
• 3.6 本章小结45-47
• 第四章 AMT关键故障仿真47-54
• 4.1 故障仿真47-52
• 4.1.1 短路故障和电机线圈烧毁48-49
• 4.1.2 推拉索断裂49-50
• 4.1.3 换挡拨叉/同步器卡住50-51
• 4.1.4 齿轮箱故障51-52
• 4.2 本章小结52-54
• 第五章 基于冗余的传感器故障诊断54-62
• 5.1 基于冗余的传感器故障诊断的理论介绍54
• 5.2 基于冗余的传感器故障诊断54-59
• 5.2.1 换挡执行器中电流传感器和位移传感器故障诊断55-56
• 5.2.2 变速器输入/输出轴转速传感器的故障诊断56-59
• 5.3 仿真验证59-61
• 5.4 本章小结61-62
• 第六章 结论与建议62-64
• 6.1 结论62
• 6.2 建议与展望62-64
• 参考文献64-67
• 攻读硕士学位期间的学术活动及成果情况67

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