用于電動汽車的無縫切換雙制動變速器研究

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用于電動汽車的無縫切換雙制動變速器研究

對于汽車動力傳動系統，變速器是一個很關鍵的因素，影響著汽車的燃油效率和動力性能。提出了用于電動汽車的新式無縫切換雙制動變速器，研究了其動力學模型、控制器設計和試驗驗證。如圖1所示，該變速器包含一個兩級行星齒輪組，用來控制動力傳遞。齒輪組由普通太陽輪、普通齒圈及兩個制動器組成。利用轉矩平衡和虛工原理，得到裝配了該變速器的電動汽車動力傳動系統的動力學模型。然后，利用Pontryagin龐特利雅金最小值原理設計了一個最優換擋控制器。在換擋過程中，該控制器保持傳動系統輸出速度和輸出扭矩不變，減少換擋時間和制動導致的能量耗散。因為由最小法則提供的最佳控制策略是開環的，所以設計了一個反推控制器，其基于最優控制輸入提供穩定反饋。采用SimDriveLine動力傳動建模工具在Matlab/Simulink軟件中進行建模。仿真和試驗結果表明，該變速器可以實現平穩的換擋，且不引發輸出速度和扭矩的過度波動。

圖1　變速器結構爆炸圖

在麥克吉爾大學的智能機械中心按如下3個階段做了進一步研究：①設計一個H∞魯棒控制器來消除擾動和噪聲，并考慮到系統建模和執行器建模中的不確定因素；②為了提高換擋質量對制動扭矩進行估計；③將變速器安裝到有扭矩傳感器的車上，分析采用反推控制器的該變速器性能

M.S. Rahimi Mousavi et al. Mechanism and Machine Theory 94（2015）96-118.

編譯：汪濤