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电动汽车传动系统参数设计及换挡控制研究

作　者: 周保华
导　师: 秦大同
学　校: 重庆大学
专　业: 车辆工程
关键词: 电动汽车传动系统两挡AMT 速比优化换挡控制策略
分类号: U469.72
类　型: 硕士论文
年　份: 2010年
下　载: 667次
引　用: 6次
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内容摘要

电动汽车传动系统采用固定挡减速器还是多挡变速器直接影响到整车的动力性和经济性,同时对电机的参数选择有较大的影响。采用多挡传动系统可以提高电动汽车性能,降低对电机性能的要求,延长续驶里程,但是挡位过多会使电动汽车传动系统结构变得复杂,增加车重和成本。本文进行了电动汽车动力传动系统的参数匹配,提出了两挡机械式自动变速器(AMT)方案,通过建立电动汽车模型,优化选择了传动系统速比,对电动汽车采用固定挡减速器和两挡AMT传动系统进行了对比研究,制定了两挡AMT无离合器换挡控制策略,并进行了台架试验验证,其主要研究内容如下:①分析了电动汽车动力传动系统的基本构成,根据整车动力性要求,并考虑电动机的工作特性、电池的工作特性及传动系统参数对整车性能的影响,对驱动电机、电池及传动系主要性能参数进行匹配研究。重点分了析传动系速比、挡位数对整车性能及电机参数匹配的影响,并研究了通过优化传动系速比改善电动机工作效率的方法。②根据电动汽车纵向动力学理论,建立了电动汽车能耗计算整车模型和动力性计算模型。整车模型包括行驶工况模块、行驶阻力模块、变速器模块、电机模块、再生制动模块、电池模块和能耗计算模块,对电动汽车在工况条件下的能量消耗进行了仿真计算,进而完成了汽车续驶里程的计算;动力性计算模型包括汽车最高车速、加速时间和爬坡度的模型,对采用不同传动系统汽车的动力性进行了对比分析。③基于电动汽车的整车仿真模型,分别对固定挡减速器和两挡AMT传动系统进行了传动比优化,根据保证动力性、经济性最优的原则确定了两方案的传动比;并对两方案的动力性和经济性进行了计算,通过对比可知两挡AMT方案要明显优于固定挡减速器方案,最终确定电动汽车的传动系统采用两挡AMT方案。④通过两挡AMT换挡过程分析,制定了电动汽车无离合器换挡控制策略,对不同换挡阶段的电机控制进行了研究。搭建了电动汽车两挡AMT台架试验系统,建立了基于MATLAB/Simulink和dSPACE的仿真试验模型,实现了对被测试对象的数据采集及自动控制,对换挡控制策略进行了试验验证。

全文目录

中文摘要  3-4
英文摘要  4-9
1 绪论  9-21
  1.1 研究背景  9-10
  1.2 电动汽车概述  10-16
    1.2.1 电动汽车的基本结构  10-13
    1.2.2 国内外现状及趋势  13-16
  1.3 车辆传动技术概述  16-19
    1.3.1 液力机械式自动变速器  16-17
    1.3.2 无级变速器  17
    1.3.3 机械式自动变速器  17-18
    1.3.4 双离合器式自动变速器  18-19
  1.4 课题简介  19-21
    1.4.1 课题研究的目的和意义  19
    1.4.2 课题研究内容  19-21
2 电动汽车动力传动系统参数匹配  21-35
  2.1 电动汽车基本参数及设计要求  21-22
  2.2 驱动电机参数匹配  22-25
    2.2.1 驱动电机峰值功率及额定功率匹配  23-25
    2.2.2 驱动电机最高转速及额定转速匹配  25
  2.3 蓄电池参数匹配  25-27
    2.3.1 动力电池的匹配原则  26
    2.3.2 动力电池组参数匹配  26-27
  2.4 传动系统选择  27-32
    2.4.1 传动系统对整车性能的影响分析  27-31
    2.4.2 传动系统变速方案  31-32
  2.5 匹配结果  32-33
  2.6 本章小结  33-35
3 传动比优化模型的建立  35-49
  3.1 动力学模型  35-37
    3.1.1 能耗计算数学模型  35-36
    3.1.2 目标函数  36-37
  3.2 整车能耗计算模型的建立  37-44
    3.2.1 行驶路况模块  37-38
    3.2.2 行驶阻力模块  38-39
    3.2.3 变速器模块  39-40
    3.2.4 电机效率模块  40-41
    3.2.5 再生制动模块  41-43
    3.2.6 蓄电池模块  43-44
    3.2.7 能耗计算模块  44
  3.3 动力性计算仿真模型  44-47
    3.3.1 最高车速仿真模型  44-45
    3.3.2 爬坡度仿真模型  45-46
    3.3.3 汽车加速时间仿真模型  46-47
  3.4 本章小结  47-49
4 传动系速比优化及整车性能仿真  49-67
  4.1 优化方法选择  49-51
    4.1.1 拟合函数法  49
    4.1.2 正交优化法  49-50
    4.1.3 基于模型的多次仿真法  50-51
  4.2 固定挡传动比优化仿真  51-53
    4.2.1 固定挡方案驱动电机  51
    4.2.2 传动比选择约束条件  51-52
    4.2.3 优化仿真  52-53
  4.3 两挡传动比优化仿真  53-61
    4.3.1 两挡方案驱动电机  53-54
    4.3.2 两挡自动变速器换挡规律  54-58
    4.3.3 优化仿真  58-61
  4.4 仿真结果分析及整车性能比较  61-65
    4.4.1 动力性仿真分析  61-63
    4.4.2 经济性仿真分析  63-65
  4.5 本章小结  65-67
5 两挡 AMT 换挡控制及其实验研究  67-81
  5.1 两挡AMT 换挡控制策略  67-70
    5.1.1 传统AMT 换挡过程分析  67
    5.1.2 无离合器 AMT 换挡控制  67-70
  5.2 两挡 AMT 台架试验  70-76
    5.2.1 试验台架的组成  70-72
    5.2.2 试验台工作原理  72
    5.2.3 试验台的测控系统  72-76
  5.3 换挡试验分析  76-79
    5.3.1 试验内容  76
    5.3.2 实验数据分析  76-79
  5.4 本章小结  79-81
6 结论与展望  81-83
致谢  83-85
参考文献  85-89
附录  89
  A.作者在攻读硕士学位期间发表的学术论文  89
  B.作者在攻读学位期间取得的科研成果目录  89
  C.作者在攻读硕士学位期间参与的科研项目  89

电动汽车传动系统参数设计及换挡控制研究

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