机械电子式无级变速器YSD160A的控制与研究

论文摘要

车用无级自动变速器(Continuously Variable Transmission,简称CVT)具有较宽的速比变化范围,通过连续无级的调节传动比,可以使发动机在汽车的任何工况下始终沿着最佳燃油经济曲线或最佳动力曲线工作,达到了节约燃油、简便操作、减少排放污染的目的。另外,无级变速器可以保持在换档过程中动力不中断,减少了行驶冲击,因而提高了汽车的动力性能和驾驶舒适性。根据国外几大著名汽车厂商的性能对比试验得出,在同等条件下,装备CVT的汽车除了在传动效率和成本等方面稍稍逊色于或相当于装备有级机械变速器(MT)或液力机械自动变速器(AT)的同类汽车外,在行驶的经济性、动力性、舒适性、排放、寿命、可靠性等方面均有明显的优势。因此,车用CVT具有极好的实用价值和广阔的应用前景,目前它已经成为国内外汽车变速箱研究和推广的重点。本课题的研究对象是机械电子式无级变速器(EMCVT),它是辽宁省科学技术计划工业攻关重点项目,项目名称是“车用无级变速器实验与控制关键技术攻关”。相比于传统的金属带式无级变速器,EMCVT抛弃了耗能较大且可靠性低的液压加压方式,使用结构简单,能耗低或无能耗的电机、齿轮、弹簧加压等系统作为代替,既降低成了本,又提高了可靠性,而且进一步发挥了CVT节能经济的特点。EMCVT的研发虽已取得阶段性成果,但仍有许多问题尚需解决。本文主要针对EMCVT的控制系统进行了研究和实验。首先介绍了EMCVT的机械结构与变速原理,明确了控制任务及所需的输入输出控制信号,然后对其控制系统硬件电路进行设计与制作,并制成了变速器自动控制箱以及伺服驱动控制箱。文章中讨论了EMCVT传动速比与离合器的控制策略,最后对制成的电控系统进行了编程、仿真、台架实验和车载实验,从而验证了系统的控制功能,达到了较好的效果。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 引言
• 1.2 无级变速器的类型
• 1.2.1 环盘滚轮式无级变速器
• 1.2.2 摆销链式无级变速器
• 1.2.3 金属带式无级变速器
• 1.3 CVT的发展史及国内外研究现状
• 1.4 进一步节能的新一代CVT—EMCVT
• 1.5 论文主要工作内容
• 第2章 EMCVT机械结构及控制方案的确定
• 2.1 EMCVT的构成与原理
• 2.1.1 EMCVT机械结构
• 2.1.2 EMCVT变速基本原理
• 2.1.3 EMCVT离合器驱动结构
• 2.2 控制信号的研究
• 2.2.1 控制要求
• 2.2.2 输入信号
• 2.2.3 输出信号
• 2.3 传感器及控制电机的选择
• 2.3.1 传感器的选择
• 2.3.2 电机的选择
• 2.4 本章小结
• 第3章 EMCVT控制系统硬件电路
• 3.1 单片机及其外围电路
• 3.1.1 单片机的选择
• 3.1.2 电源转换电路模块设计
• 3.1.3 脉冲信号处理电路
• 3.1.4 A/D信号处理电路
• 3.1.5 开关量信号处理电路
• 3.1.6 抱闸信号处理电路
• 3.1.7 其他部分电路
• 3.1.8 PCB的设计制作
• 3.2 电机驱动电路
• 3.2.1 直流电机的PWM控制
• 3.2.2 电机的H桥驱动电路
• 3.2.3 电机的集成驱动模块LMD18200
• 3.2.4 电机驱动电路的PCB制作
• 3.2.5 固态继电器的选择与使用
• 3.3 本章小结
• 第4章 速比与离合器控制策略的研究
• 4.1 传动速比的控制
• 4.1.1 控制目标的确立
• 4.1.2 速比的控制策略
• 4.1.3 速比的精确控制
• 4.2 离合器的控制
• 4.2.1 离合器评价指标及控制要求
• 4.2.2 离合器接合过程的分析
• 4.3 本章小结
• 第5章 EMCVT的仿真及装车实验
• 5.1 控制系统的仿真实验
• 5.1.1 硬件在环仿真系统简介
• 5.1.2 利用汇编语言的编程调试
• 5.2 EMCVT的台架实验与车载实验
• 5.2.1 传感器的标定
• 5.2.2 EMCVT的台架实验
• 5.2.3 EMCVT实验车的改装
• 5.2.4 车载行驶实验
• 5.3 本章小结
• 第6章 结论与展望
• 6.1 结论
• 6.2 展望
• 参考文献
• 致谢
• 攻读硕士期间发表论文情况