基于AMT的自動(dòng)換擋協(xié)調(diào)控制策略研究

張炳力, 湯 波, 周德明, 吳鑫平

(合肥工業(yè)大學(xué) 機(jī)械與汽車工程學(xué)院,安徽 合肥 230009)

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基于AMT的自動(dòng)換擋協(xié)調(diào)控制策略研究

張炳力, 湯 波, 周德明, 吳鑫平

(合肥工業(yè)大學(xué) 機(jī)械與汽車工程學(xué)院,安徽 合肥 230009)

為了改善電控機(jī)械式自動(dòng)變速箱(automated mechanical transmission,AMT)自動(dòng)換擋品質(zhì),文章針對(duì)電機(jī)-變速器一體化電驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的控制特點(diǎn),在分析無離合動(dòng)力傳動(dòng)系統(tǒng)自動(dòng)換擋原理的基礎(chǔ)上,制定了自動(dòng)換擋協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)框架和實(shí)現(xiàn)流程,提出了一種基于驅(qū)動(dòng)電機(jī)轉(zhuǎn)矩、轉(zhuǎn)速雙閉環(huán)控制的自動(dòng)換擋協(xié)調(diào)控制策略。設(shè)定綜合工況下的仿真試驗(yàn)表明,系統(tǒng)自動(dòng)換擋協(xié)調(diào)控制策略正確、可靠,換擋品質(zhì)較好。

電控機(jī)械式自動(dòng)變速箱(AMT)系統(tǒng);無離合;自動(dòng)換擋;協(xié)調(diào)控制;驅(qū)動(dòng)電機(jī)

在國(guó)家大力發(fā)展“綠色、節(jié)能、環(huán)保”新能源汽車的趨勢(shì)下,深入研究純電動(dòng)汽車動(dòng)力系統(tǒng)的集成驅(qū)動(dòng)技術(shù)和自動(dòng)換擋協(xié)調(diào)控制,開發(fā)汽車電驅(qū)動(dòng)系統(tǒng),有利于我國(guó)環(huán)境保護(hù)和能源安全,實(shí)現(xiàn)汽車工業(yè)領(lǐng)域人-資源-環(huán)境的可持續(xù)發(fā)展。電控機(jī)械式自動(dòng)變速箱(automated mechanical transmission,AMT)自動(dòng)變速系統(tǒng)有著成本低、效率高、控制方便等眾多優(yōu)勢(shì),但是由于其換擋過程依賴于同步環(huán)的滑摩結(jié)合,噪聲沖擊很大、換擋時(shí)間長(zhǎng),嚴(yán)重影響車輛換擋的平順性和乘坐舒適性,因而實(shí)際運(yùn)用受到很大的限制。

近年來,國(guó)內(nèi)外學(xué)者在AMT電驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的換擋協(xié)調(diào)控制方面做了大量的研究。文獻(xiàn)[1]制定了混合動(dòng)力系統(tǒng)中無離合AMT變速器的自動(dòng)換擋實(shí)現(xiàn)方法,利用電機(jī)控制實(shí)現(xiàn)動(dòng)力系統(tǒng)的協(xié)調(diào)換擋;文獻(xiàn)[2]提出了取消離合器的AMT傳動(dòng)系統(tǒng)換擋控制方法,分析了AMT選擋、換擋伺服電機(jī)在換擋過程中的調(diào)速控制,開發(fā)了適用于純電動(dòng)客車的無離合多擋AMT;文獻(xiàn)[3]對(duì)用于輕型電動(dòng)汽車的電機(jī)-變速器集成驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)進(jìn)行了研究,分析了汽車傳動(dòng)系統(tǒng)取消離合器的可行性,提出了基于2擋AMT的2參數(shù)換擋策略。

在關(guān)于無離合AMT電驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的自動(dòng)換擋控制中,對(duì)協(xié)調(diào)控制的機(jī)理和具體控制方法的研究較少。本文以純電動(dòng)汽車電機(jī)-變速器一體化電驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)中無離合2擋AMT為研究對(duì)象,對(duì)其自動(dòng)換擋協(xié)調(diào)控制策略進(jìn)行研究。

1 自動(dòng)換擋原理及協(xié)調(diào)控制

1.1 自動(dòng)換擋原理

在無離合電機(jī)-變速器一體化動(dòng)力傳動(dòng)系統(tǒng)中,驅(qū)動(dòng)電機(jī)與變速器之間取消了離合器,通過花鍵直接連接。運(yùn)用等效集中質(zhì)量法對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行簡(jiǎn)化,其傳動(dòng)系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)模型如圖1所示。

無離合AMT電驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)在換擋過程中要求即將分離或嚙合的齒輪副具有相同的線速度并達(dá)到無載狀態(tài),使摘擋或掛擋過程平穩(wěn)無沖擊,順利完成換擋[4]。

傳統(tǒng)AMT汽車在換擋過程中通過離合器的分離來切斷整車動(dòng)力傳遞,依靠同步環(huán)的滑摩完成同步過程,實(shí)現(xiàn)換擋。對(duì)于無離合AMT電驅(qū)動(dòng)系統(tǒng),由于驅(qū)動(dòng)電機(jī)轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動(dòng)慣量小,轉(zhuǎn)矩、轉(zhuǎn)速響應(yīng)快,可以通過對(duì)驅(qū)動(dòng)電機(jī)的主動(dòng)調(diào)節(jié),即可達(dá)到無離合換擋條件,使齒輪副無載分離與嚙合,

實(shí)現(xiàn)平順換擋。

圖1 整車傳動(dòng)系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)模型

1.2 自動(dòng)換擋協(xié)調(diào)控制

在電動(dòng)汽車自動(dòng)換擋過程中,傳動(dòng)系統(tǒng)發(fā)生了一系列動(dòng)態(tài)變化,如電機(jī)負(fù)載工況與空載工況的交替、變速器擋位變換(含同步器結(jié)合與分離)等。對(duì)于無離合AMT電驅(qū)動(dòng)系統(tǒng),自動(dòng)換擋實(shí)現(xiàn)的關(guān)鍵在于對(duì)驅(qū)動(dòng)電機(jī)、變速器及換擋執(zhí)行機(jī)構(gòu)進(jìn)行協(xié)調(diào)控制。

根據(jù)自動(dòng)換擋過程中具體控制方法的不同,可以將換擋過程分為卸載摘擋、同步掛擋和加載行駛3個(gè)階段。自動(dòng)換擋協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)框架如圖2所示。

圖2 自動(dòng)換擋協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)框架

在汽車行駛過程中,一體化控制器不斷采集汽車行駛狀態(tài)信息,結(jié)合駕駛員的操作意圖,經(jīng)自動(dòng)換擋模塊分析判斷,當(dāng)達(dá)到換擋條件時(shí),一體化控制器發(fā)出換擋信號(hào),控制系統(tǒng)進(jìn)入換擋流程。在卸載摘擋階段,電機(jī)控制器控制驅(qū)動(dòng)電機(jī)運(yùn)行在轉(zhuǎn)矩模式下,對(duì)驅(qū)動(dòng)電機(jī)進(jìn)行卸載操作;待驅(qū)動(dòng)電機(jī)的輸出轉(zhuǎn)矩達(dá)到卸載目標(biāo)轉(zhuǎn)矩Te1*時(shí),電機(jī)控制器控制驅(qū)動(dòng)電機(jī)由轉(zhuǎn)矩模式切換到自由模式,使得換擋執(zhí)行機(jī)構(gòu)在無載荷條件下平穩(wěn)無沖擊地完成摘擋操作;然后進(jìn)入同步掛擋階段,電機(jī)控制器控制驅(qū)動(dòng)電機(jī)由自由模式切換到轉(zhuǎn)速模式,對(duì)驅(qū)動(dòng)電機(jī)進(jìn)行主動(dòng)調(diào)速,以縮小同步器主、從動(dòng)部分的轉(zhuǎn)速差,待驅(qū)動(dòng)電機(jī)轉(zhuǎn)速達(dá)到目標(biāo)轉(zhuǎn)速n*時(shí),電機(jī)控制器控制驅(qū)動(dòng)電機(jī)由轉(zhuǎn)速模式切換回自由模式,使得換擋執(zhí)行機(jī)構(gòu)在無載荷條件下平穩(wěn)無沖擊地完成掛擋操作;最后進(jìn)入加載行駛階段,電機(jī)控制器控制驅(qū)動(dòng)電機(jī)由自由模式切換到轉(zhuǎn)矩模式,控制驅(qū)動(dòng)電機(jī)的輸出轉(zhuǎn)矩加載到動(dòng)力系統(tǒng)所需的目標(biāo)轉(zhuǎn)矩Te2*,此時(shí)換擋執(zhí)行機(jī)構(gòu)保持在當(dāng)前位置,汽車按駕駛員操作意圖正常驅(qū)動(dòng)行駛,整個(gè)自動(dòng)換擋過程結(jié)束。自動(dòng)換擋過程的協(xié)調(diào)控制實(shí)現(xiàn)流程如圖3所示。

圖3 自動(dòng)換擋過程的協(xié)調(diào)控制流程

分析自動(dòng)換擋過程可知,自動(dòng)換擋協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)通過對(duì)驅(qū)動(dòng)電機(jī)轉(zhuǎn)速、轉(zhuǎn)矩的精準(zhǔn)控制來彌補(bǔ)動(dòng)力傳動(dòng)系統(tǒng)中無離合器的影響,平穩(wěn)順利地完成換擋,因此在整個(gè)自動(dòng)換擋協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)中對(duì)驅(qū)動(dòng)電機(jī)的控制極為重要,電機(jī)的轉(zhuǎn)速、轉(zhuǎn)矩調(diào)節(jié)控制水平?jīng)Q定著換擋過程的快速性和平順性。為此,在電機(jī)-變速器一體化電驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)自動(dòng)換擋協(xié)調(diào)控制的基礎(chǔ)上,對(duì)各個(gè)階段驅(qū)動(dòng)電機(jī)的轉(zhuǎn)速、轉(zhuǎn)矩制定相應(yīng)的控制策略,提高系統(tǒng)自動(dòng)換擋協(xié)調(diào)控制策略的可靠性和整車的換擋品質(zhì)。

2 自動(dòng)換擋過程的電機(jī)控制策略

就無離合AMT自動(dòng)換擋過程中各個(gè)階段驅(qū)動(dòng)電機(jī)輸出特性的調(diào)節(jié)控制而言,在汽車正常驅(qū)動(dòng)行駛、卸載和加載階段都屬于電機(jī)的轉(zhuǎn)矩調(diào)節(jié),在同步階段屬于轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)。在整個(gè)換擋過程中不但要求對(duì)驅(qū)動(dòng)電機(jī)的轉(zhuǎn)矩和轉(zhuǎn)速進(jìn)行精準(zhǔn)地調(diào)節(jié),還需要控制驅(qū)動(dòng)電機(jī)在轉(zhuǎn)矩調(diào)節(jié)與轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)間進(jìn)行切換,整個(gè)控制環(huán)節(jié)都是一體化控制器自動(dòng)協(xié)調(diào)完成,驅(qū)動(dòng)電機(jī)的輸出特性暫時(shí)不受加速踏板控制。

2.1 電機(jī)轉(zhuǎn)矩閉環(huán)控制

在驅(qū)動(dòng)行駛、卸載和加載階段都屬于電機(jī)的轉(zhuǎn)矩閉環(huán)控制,整個(gè)傳動(dòng)系統(tǒng)可視為剛性連接,其動(dòng)力學(xué)方程為:

(1)

其中,J1、J2為變速器輸入、輸出軸處的等效轉(zhuǎn)動(dòng)慣量;Te為驅(qū)動(dòng)電機(jī)的輸出轉(zhuǎn)矩;Tr為整車所受的阻力矩;ωe為驅(qū)動(dòng)電機(jī)的輸出轉(zhuǎn)速;ig為變速器當(dāng)前擋位的傳動(dòng)比;i0為主減速器傳動(dòng)比。

AMT變速器最大的缺點(diǎn)是在換擋過程中換擋沖擊大,容易產(chǎn)生噪聲。換擋沖擊度作為評(píng)價(jià)換擋品質(zhì)的重要指標(biāo),它的大小用車輛縱向加速度的變化率表示,在電機(jī)轉(zhuǎn)矩閉環(huán)控制中,其大小表示為:

(2)

其中,a為車輛縱向加速度;r為車輪等效半徑;J為整車等效轉(zhuǎn)動(dòng)慣量。

由于整個(gè)換擋過程短暫,整車等效轉(zhuǎn)動(dòng)慣量J比較大,所以可以認(rèn)為阻力矩Tr變化很小,因此(2)式可簡(jiǎn)化為:

(3)

由(3)式可知,在汽車正常驅(qū)動(dòng)行駛、卸載和加載階段,換擋沖擊度正比于驅(qū)動(dòng)電機(jī)轉(zhuǎn)矩Te的變化率,如果驅(qū)動(dòng)電機(jī)的輸出轉(zhuǎn)矩變化率過大,將會(huì)產(chǎn)生很大的沖擊度,直接影響整車換擋平順性和乘坐舒適性。本文采用德國(guó)標(biāo)準(zhǔn)[5]|j|≤10 m/s3。

因此,需要根據(jù)電機(jī)轉(zhuǎn)矩閉環(huán)控制來對(duì)驅(qū)動(dòng)電機(jī)的轉(zhuǎn)矩變化率進(jìn)行調(diào)節(jié)控制,從而避免產(chǎn)生大的沖擊。在電機(jī)轉(zhuǎn)矩閉環(huán)控制過程中,驅(qū)動(dòng)電機(jī)的轉(zhuǎn)矩Te的變化率應(yīng)滿足由換擋沖擊度確定的邊界條件,即

(4)

由于本文中驅(qū)動(dòng)電機(jī)采用的是表面裝貼式永磁同步電機(jī),有Ld=Lq,而最大轉(zhuǎn)矩電流比(maximum torque per ampere,MTPA)控制能夠通過給定的目標(biāo)轉(zhuǎn)矩來控制永磁同步電機(jī)交直軸電流分量的大小,達(dá)到單位電流輸出轉(zhuǎn)矩最大。因此對(duì)該電機(jī)進(jìn)行id=0的矢量控制,即可實(shí)現(xiàn)MTPA控制。故電機(jī)的轉(zhuǎn)矩閉環(huán)控制可通過基于查表法的MTPA控制策略來實(shí)現(xiàn)。

首先進(jìn)行離線計(jì)算,5 A為步長(zhǎng),轉(zhuǎn)速以50 r/min為步長(zhǎng),對(duì)電流極限環(huán)和升降擋區(qū)域范圍內(nèi)的點(diǎn)進(jìn)行試驗(yàn)測(cè)試,采集驅(qū)動(dòng)電機(jī)輸出轉(zhuǎn)矩值,得出的對(duì)應(yīng)關(guān)系如下:

(5)

將獲得的數(shù)據(jù)生成表格,根據(jù)車速v和目標(biāo)轉(zhuǎn)矩Te*,通過查表方式,即可獲得此時(shí)對(duì)應(yīng)MTPA的iq控制信號(hào),從而實(shí)現(xiàn)在驅(qū)動(dòng)行駛、卸載和加載階段的驅(qū)動(dòng)電機(jī)轉(zhuǎn)矩閉環(huán)控制[6]。

2.2 電機(jī)轉(zhuǎn)速閉環(huán)控制

掛擋前的同步階段是通過電機(jī)主動(dòng)調(diào)速來完成同步器主、從動(dòng)部分的快速同步,減少非同步掛擋對(duì)同步器的磨損,減小換擋沖擊。在同步階段屬于電機(jī)的轉(zhuǎn)速閉環(huán)控制,由電機(jī)驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)子到變速箱輸入端調(diào)速,動(dòng)力學(xué)方程為:

(6)

同步完成后,進(jìn)入掛擋階段,此時(shí)換擋沖擊度的計(jì)算式如下:

(7)

其中,Tt為同步器傳遞轉(zhuǎn)矩。

(7)式表明此階段的換擋沖擊正比于同步器傳遞轉(zhuǎn)矩的變化率,設(shè)同步時(shí)間為ΔT,掛擋前主、從動(dòng)齒輪角速度差為Δω,則同步過程中同步器傳遞的平均轉(zhuǎn)矩為:

(8)

若同步時(shí)間ΔT不變,Δω越大,同步器轉(zhuǎn)遞的平均轉(zhuǎn)矩Tt越大,因此通過電機(jī)主動(dòng)調(diào)速來縮小同步器主、從動(dòng)部分的轉(zhuǎn)速差是減小沖擊度的最有效方法。

因此,在同步階段驅(qū)動(dòng)電機(jī)應(yīng)能主動(dòng)調(diào)速,縮小轉(zhuǎn)速差,完成主、從動(dòng)齒輪的同步,減少同步器的滑摩沖擊。該階段一體化控制器根據(jù)變速器輸出軸的當(dāng)前轉(zhuǎn)速n、當(dāng)前擋位傳動(dòng)比ig和目標(biāo)擋位傳動(dòng)比igmb來確定驅(qū)動(dòng)電機(jī)調(diào)速的目標(biāo)轉(zhuǎn)速n*,即

(9)

其中,Δn為轉(zhuǎn)速修正量,考慮到在完成同步的這段時(shí)間內(nèi),驅(qū)動(dòng)電機(jī)的同步轉(zhuǎn)速會(huì)隨著汽車速度的波動(dòng)而發(fā)生變化。

n*在換擋過程中車速變化劇烈時(shí)影響較大,與汽車加速度有關(guān)。

為了使驅(qū)動(dòng)電機(jī)轉(zhuǎn)速能快速響應(yīng)目標(biāo)車速達(dá)到穩(wěn)態(tài),汽車在不同行駛工況和換擋點(diǎn)應(yīng)具有自適應(yīng)調(diào)節(jié)能力,使驅(qū)動(dòng)電機(jī)快速準(zhǔn)確地達(dá)到掛擋的同步目標(biāo)轉(zhuǎn)速,順利完成換擋。

在速度環(huán)控制算法的選擇上,模糊控制可以引入專家經(jīng)驗(yàn),實(shí)現(xiàn)不同換擋點(diǎn)的轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié),適應(yīng)性好、控制穩(wěn)定,但單獨(dú)使用模糊控制難以平滑消除達(dá)到目標(biāo)車速的穩(wěn)態(tài)偏差,且對(duì)控制器運(yùn)算性能要求較高,而PID算法簡(jiǎn)單又可以很好地消除穩(wěn)態(tài)偏差,但動(dòng)態(tài)性能不佳,因此綜合兩者的優(yōu)點(diǎn),利用模糊控制算法實(shí)時(shí)修正PID參數(shù),采用模糊PID控制器對(duì)電機(jī)轉(zhuǎn)速進(jìn)行調(diào)節(jié),如圖4所示,以達(dá)到同步時(shí)速度環(huán)脈動(dòng)小、響應(yīng)快,而且提高了系統(tǒng)的控制精度和魯棒性,具有良好的系統(tǒng)控制性能[7-8]。

圖4 電機(jī)轉(zhuǎn)速的模糊PID控制

3 自動(dòng)換擋仿真試驗(yàn)驗(yàn)證

3.1 系統(tǒng)仿真模型

根據(jù)無離合AMT電驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)自動(dòng)換擋過程協(xié)調(diào)控制理論和電機(jī)的轉(zhuǎn)矩、轉(zhuǎn)速雙閉環(huán)矢量控制策略,按照電動(dòng)汽車前向仿真建模思路,在Matlab/Simulink仿真軟件環(huán)境下建立純電動(dòng)汽車的整車運(yùn)動(dòng)學(xué)模型、一體化系統(tǒng)控制器模型及永磁同步電機(jī)雙閉環(huán)矢量控制模型。利用Stateflow模塊搭建一體化系統(tǒng)協(xié)調(diào)控制模塊和自動(dòng)換擋功能模塊,通過控制駕駛員加速踏板的開度,在設(shè)定綜合工況下對(duì)無離合AMT電驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的自動(dòng)換擋過程進(jìn)行模擬仿真試驗(yàn),以驗(yàn)證自動(dòng)換擋的可行性及協(xié)調(diào)控制策略的有效性。自動(dòng)換擋協(xié)調(diào)控制的總體仿真模型如圖5所示。

圖5 自動(dòng)換擋協(xié)調(diào)控制的總體仿真模型

3.2 試驗(yàn)結(jié)果分析

系統(tǒng)仿真的主要參數(shù)見表1所列。

表1 整車動(dòng)力系統(tǒng)參數(shù)

為了驗(yàn)證自動(dòng)換擋的可行性及協(xié)調(diào)控制策略的有效性,設(shè)計(jì)如下綜合工況:電動(dòng)汽車在開始的前2 s內(nèi)以6%的加速踏板開度在理想路面上行駛,車速保持在50 km/h左右,然后控制加速踏板開度增加到60%并保持穩(wěn)定,汽車加速行駛,到5 s時(shí)開始爬上25%的坡,整個(gè)升降擋仿真試驗(yàn)時(shí)間為10 s。自動(dòng)換擋仿真試驗(yàn)結(jié)果如圖6所示。

圖6 自動(dòng)換擋仿真試驗(yàn)結(jié)果

由圖6可知,汽車在整個(gè)10 s的行駛過程中完成了自動(dòng)升擋和降擋操作。其中,從圖6b驅(qū)動(dòng)電機(jī)轉(zhuǎn)速圖可以看出,在降擋結(jié)束約7.7 s時(shí)刻,電機(jī)轉(zhuǎn)速發(fā)生了輕微突降,這是因?yàn)榻祿跽{(diào)速時(shí)驅(qū)動(dòng)電機(jī)的同步目標(biāo)轉(zhuǎn)速計(jì)算于同步階段的初始時(shí)刻,而在同步過程中,汽車由于上坡車速下降變化較大,驅(qū)動(dòng)電機(jī)達(dá)到初始同步目標(biāo)轉(zhuǎn)速時(shí),此轉(zhuǎn)速已高于當(dāng)前車速所對(duì)應(yīng)的同步轉(zhuǎn)速,因此驅(qū)動(dòng)電機(jī)轉(zhuǎn)速發(fā)生了輕微突變下降,來實(shí)現(xiàn)同步器的同步,而此時(shí)的換擋沖擊度也對(duì)應(yīng)最大。

設(shè)定綜合工況下協(xié)調(diào)控制信號(hào)曲線如圖7所示,其中,換擋各階段信號(hào)stage,在卸載摘擋階段為1、同步掛擋階段為-1、加載行駛階段為0;Mn為電機(jī)控制模式信號(hào),驅(qū)動(dòng)模式為0、卸載轉(zhuǎn)矩閉環(huán)控制為-1、加載轉(zhuǎn)矩閉環(huán)控制為1、同步轉(zhuǎn)速閉環(huán)控制為2;MT為換擋執(zhí)行機(jī)構(gòu)工作模式切換信號(hào),初始值為0,摘擋為-1,掛擋為1;p為換擋執(zhí)行機(jī)構(gòu)位置信號(hào),卸載之前為1、同步階段為0、加載后為2。

從圖7a可以得出整個(gè)自動(dòng)換擋時(shí)間約為0.35 s,且換擋時(shí)間主要用于同步階段,為圖7中p值為0時(shí)所對(duì)應(yīng)的時(shí)間,具體來說換擋同步時(shí)間主要取決于電機(jī)調(diào)速性能和電機(jī)轉(zhuǎn)子到變速器輸入軸的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量大小。

圖7 協(xié)調(diào)控制信號(hào)曲線

換擋過程中的沖擊度如圖8所示。換擋沖擊劇烈變化主要出現(xiàn)在電機(jī)轉(zhuǎn)矩閉環(huán)控制過程中的轉(zhuǎn)矩調(diào)節(jié)以及轉(zhuǎn)矩閉環(huán)調(diào)節(jié)和轉(zhuǎn)速閉環(huán)調(diào)節(jié)之間的切換,如圖8中Mn為-1時(shí)的卸載轉(zhuǎn)矩閉環(huán)調(diào)節(jié),為1時(shí)的加載轉(zhuǎn)矩閉環(huán)調(diào)節(jié)以及由-1切換到同步轉(zhuǎn)速閉環(huán)調(diào)節(jié)2、2切換回1的閉環(huán)切換,但其絕對(duì)值都在10 m/s3范圍內(nèi),滿足要求。

圖8 換擋沖擊度

4 結(jié) 論

本文在建立電機(jī)-變速器一體化電驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)模型的基礎(chǔ)上,分析了無離合AMT電驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的自動(dòng)換擋原理,制定了一種基于驅(qū)動(dòng)電機(jī)轉(zhuǎn)矩、轉(zhuǎn)速雙閉環(huán)控制的自動(dòng)換擋協(xié)調(diào)控制策略。

通過設(shè)計(jì)的綜合工況,本文對(duì)無離合電機(jī)-變速器一體化電驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)自動(dòng)換擋的可行性和協(xié)調(diào)控制策略的有效性進(jìn)行試驗(yàn)驗(yàn)證。試驗(yàn)結(jié)果表明,所制定的自動(dòng)換擋協(xié)調(diào)控制策略能夠?qū)︱?qū)動(dòng)電機(jī)轉(zhuǎn)速、轉(zhuǎn)矩進(jìn)行精準(zhǔn)控制,各換擋機(jī)構(gòu)協(xié)調(diào)配合,換擋沖擊度的絕對(duì)值都在10 m/s3范圍內(nèi),符合標(biāo)準(zhǔn),順利平穩(wěn)地完成了無離合AMT電驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的自動(dòng)換擋,并且換擋時(shí)間短,約為0.35 s,具有良好的換擋品質(zhì)。

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(責(zé)任編輯 胡亞敏)

Study of coordinated control strategy of automatic shift based on AMT

ZHANG Bingli, TANG Bo, ZHOU Deming, WU Xinping

(School of Machinery and Automobile Engineering, Hefei University of Technology, Hefei 230009, China)

In order to improve the automatic shift quality of automated mechanical transmission(AMT), in view of the control characteristic of motor-transmission integrated drive system and based on the analysis of the automatic shift principle of the clutchless drivetrain, the framework and implementation flow chart of coordinated control system of automatic shift are made, and a coordinated control strategy of automatic shift based on the torque and speed double closed-loop control of driving motor is proposed. The results of the simulation under the settled conditions show that the coordinated control strategy of automatic shift is correct and reliable, and the shift quality is excellent.

automated mechanical transmission(AMT) system; clutchlessness; automatic shift; coordinated control; driving motor

2015-04-10；

2015-05-07

安徽省科技重大專項(xiàng)資助項(xiàng)目(15ZZ02039);安徽省科技攻關(guān)資助項(xiàng)目(1604a0902159)和安徽省自然科學(xué)基金資助項(xiàng)目(1308085ME64)

張炳力(1968-),男,安徽合肥人,博士,合肥工業(yè)大學(xué)教授,碩士生導(dǎo)師.

10.3969/j.issn.1003-5060.2016.09.006

U463.61

A

1003-5060(2016)09-1178-06