混合动力汽车AMT换档策略及换档控制的研究

【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 【关键词】：混合动力汽车 能量管理策略 换档策略 换档过程控制 最优控制 模糊控制 滑模控制
【学位授予单位】：上海交通大学
【学位级别】：博士
【学位授予年份】：2006
【分类号】：U469.7
【目录】：

• 摘要3-5
• ABSTRACT5-10
• 符号说明10-14
• 第一章 绪论14-33
• 1.1 本课题的研究背景和意义14-22
• 1.1.1 电动汽车概述15-18
• 1.1.2 混合动力汽车自动变速系统的研究背景和意义18-22
• 1.2.A MT 应用于混合动力汽车时需要解决的主要问题22-30
• 1.2.1 能量管理策略22-26
• 1.2.2 能量管理策略的实现26-30
• 1.3 课题来源和主要研究内容30-33
• 1.3.1 课题来源30
• 1.3.2 本文的主要研究内容30-31
• 1.3.3 本论文的体系结构31-33
• 第二章 混合动力汽车换档策略研究33-59
• 2.1.P HEV 混合动力系统能耗特性分析和建模34-42
• 2.1.1 发动机35-37
• 2.1.2 电池37-40
• 2.1.3 电机40-41
• 2.1.4 变速传动系统41
• 2.1.5 车轮及整车的纵向动力学41-42
• 2.2 混合动力汽车的转矩分配策略42-46
• 2.3 混合动力汽车的换档策略46-54
• 2.3.1 最佳动力性换档策略46-49
• 2.3.2 最佳经济性换档策略49-54
• 2.4 仿真与试验研究54-58
• 2.4.1 仿真分析54-56
• 2.4.2 试验研究56-58
• 2.5 本章小结58-59
• 第三章 混合动力汽车的动力学分析与建模59-81
• 3.1 发动机子系统60-67
• 3.1.1 空气流动子系统62-64
• 3.1.2 燃油流动子系统64-66
• 3.1.3 转矩生成子系统66-67
• 3.2 离合器子系统67-71
• 3.3 离合器减振器71-72
• 3.4 变速箱、主减速器和传动轴部分72-75
• 3.4.1 变速箱输入轴和电机转动惯量部分72-73
• 3.4.2 变速箱输出轴、主减速器和传动轴部分73
• 3.4.3 同步器转矩传递单元73-75
• 3.5 永磁同步电机75-77
• 3.6 车轮及车身77-79
• 3.7 控制器仿真模型79
• 3.8 本章小结79-81
• 第四章 混合动力汽车换档控制策略81-106
• 4.1 混合动力汽车换档过程及换档品质分析81-83
• 4.1.1 并联式混合动力汽车的换档过程81-82
• 4.1.2.A MT 换档过程控制的评价指标82-83
• 4.2 换档控制策略的研究83-102
• 4.2.1 车辆的行驶平顺性85-90
• 4.2.2 接合过程中离合器和发动机的控制策略90-96
• 4.2.3 换档过程中的电机转矩策略96-102
• 4.3 数值仿真与分析102-105
• 4.4 本章小结105-106
• 第五章 控制系统设计与试验研究106-119
• 5.1 控制系统设计与开发106-111
• 5.1.1 控制系统方案106-107
• 5.1.2 控制系统硬件107-108
• 5.1.3 控制系统软件108-109
• 5.1.4 离合器与选、挂档执行机构109-110
• 5.1.5 监控系统110-111
• 5.2 台架试验111-113
• 5.2.1 试验目的111
• 5.2.2 台架试验方案111-112
• 5.2.3 试验结果与分析112-113
• 5.3 实车试验113-118
• 5.4 本章小结118-119
• 第六章 全文总结119-124
• 6.1 全文总结119-120
• 6.2 论文创新点120-121
• 6.3 研究展望121-124
• 参考文献124-132
• 致谢132-133
• 攻读博士学位期间发表和录用的学术论文133-134
• 学位论文原创性声明134-135
• 学位论文版权使用授权书135

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