混合动力汽车AMT换档策略及换档控制的研究

论文摘要

汽车保有量的增加和人们对环境、能源问题的日益关注推动着汽车技术的不断进步。混合动力汽车(HEV,Hybrid Electric Vehicle)兼有纯电动汽车和传统燃油汽车的优点,不仅油耗和排放性能显著改善,而且具有续驶里程长、成本适中等产业化优势,因此其受到了越来越广泛的重视。本文即以国家863计划混合动力轿车项目为背景,主要研究混合动力汽车的整车控制及其在实车上的应用。整车控制是混合动力汽车的关键技术之一,主要包括两个方面的内容:整车的能量管理策略和能量管理策略在动力、传动系统中的实现。车辆的燃油经济性、排放性能以及行驶平顺性、离合器等部件使用寿命等等都依赖于整车的控制策略。能量管理策略的目的是提高车辆燃油经济性并减少废气排放。在研究混合动力汽车的能量管理策略时,学者往往针对的是发动机、电机的转矩分配策略,在使用机械式自动变速器(AMT,Automatic Mechanical Transmission)的混合动力汽车中,变速系统档位的选择会影响发动机、电机的工作状态进而影响车辆动力性和经济性,因此换档策略是能量管理策略的另一个方面。本文在并联式混合动力汽车燃油消耗特性分析的基础之上,基于电机助力的转矩分配策略,以车辆综合燃油消耗最小为目标,提出针对混合动力汽车的经济性换档策略,进一步完善了混合动力汽车的能量管理策略。实现能量管理策略时动力传动系统的控制是混合动力汽车整车控制的另一个主要方面。混合动力汽车的能量管理策略通过AMT实现,电驱动系统是混合动力汽车动力传动系统的控制区别与传统汽车的关键。使用AMT的混合动力汽车的换档过程包括对发动机、电机、离合器和变速系统的协调控制,是能量管理策略实现的关键。现在研究整车控制多针对的是能量管理策略,动力传动系统协调控制尤其是离合器参与工作时的相关研究尚需深入。为研究换档过程的控制策略,本文对并联式混合动力汽车动力传动系统各部件的动力学特性进行深入分析,提出和建立了包括发动机、膜片弹簧离合器、永磁同步电机、同步器等在内的混合动力汽车瞬态动力学仿真模型,该模型为控制策略的研究和开发提供了必要的

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 符号说明
• 第一章 绪论
• 1.1 本课题的研究背景和意义
• 1.1.1 电动汽车概述
• 1.1.2 混合动力汽车自动变速系统的研究背景和意义
• 1.2.A MT 应用于混合动力汽车时需要解决的主要问题
• 1.2.1 能量管理策略
• 1.2.2 能量管理策略的实现
• 1.3 课题来源和主要研究内容
• 1.3.1 课题来源
• 1.3.2 本文的主要研究内容
• 1.3.3 本论文的体系结构
• 第二章 混合动力汽车换档策略研究
• 2.1.P HEV 混合动力系统能耗特性分析和建模
• 2.1.1 发动机
• 2.1.2 电池
• 2.1.3 电机
• 2.1.4 变速传动系统
• 2.1.5 车轮及整车的纵向动力学
• 2.2 混合动力汽车的转矩分配策略
• 2.3 混合动力汽车的换档策略
• 2.3.1 最佳动力性换档策略
• 2.3.2 最佳经济性换档策略
• 2.4 仿真与试验研究
• 2.4.1 仿真分析
• 2.4.2 试验研究
• 2.5 本章小结
• 第三章 混合动力汽车的动力学分析与建模
• 3.1 发动机子系统
• 3.1.1 空气流动子系统
• 3.1.2 燃油流动子系统
• 3.1.3 转矩生成子系统
• 3.2 离合器子系统
• 3.3 离合器减振器
• 3.4 变速箱、主减速器和传动轴部分
• 3.4.1 变速箱输入轴和电机转动惯量部分
• 3.4.2 变速箱输出轴、主减速器和传动轴部分
• 3.4.3 同步器转矩传递单元
• 3.5 永磁同步电机
• 3.6 车轮及车身
• 3.7 控制器仿真模型
• 3.8 本章小结
• 第四章 混合动力汽车换档控制策略
• 4.1 混合动力汽车换档过程及换档品质分析
• 4.1.1 并联式混合动力汽车的换档过程
• 4.1.2.A MT 换档过程控制的评价指标
• 4.2 换档控制策略的研究
• 4.2.1 车辆的行驶平顺性
• 4.2.2 接合过程中离合器和发动机的控制策略
• 4.2.3 换档过程中的电机转矩策略
• 4.3 数值仿真与分析
• 4.4 本章小结
• 第五章 控制系统设计与试验研究
• 5.1 控制系统设计与开发
• 5.1.1 控制系统方案
• 5.1.2 控制系统硬件
• 5.1.3 控制系统软件
• 5.1.4 离合器与选、挂档执行机构
• 5.1.5 监控系统
• 5.2 台架试验
• 5.2.1 试验目的
• 5.2.2 台架试验方案
• 5.2.3 试验结果与分析
• 5.3 实车试验
• 5.4 本章小结
• 第六章 全文总结
• 6.1 全文总结
• 6.2 论文创新点
• 6.3 研究展望
• 参考文献
• 致谢
• 攻读博士学位期间发表和录用的学术论文
• 学位论文原创性声明
• 学位论文版权使用授权书