单电机混合动力汽车模型切换与amt换挡平顺化控制对策研究

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1、单电机混合动力汽车模型切换与AMT换挡平顺化控制对策研究1绪论1.1课题的及意义随着内燃机电控技术和排气净化技术的研究和应用，传统汽车的油耗和排放降低均已接近极限，但能源紧张和排放污染的问题仍然没有从根本上得到解决[1]。为此，世界各国汽车制造商把目光投向了具有低污染或零污染的电动汽车上，希望借此从根本上减缓能源紧缺和解决排放污染的问题。目前研发的电动汽车主要包括燃料电池汽车（FuelCellElectricVehicle，简称FCEV）、纯电动汽车（ElectricVehicle，简称EV）以及混合动力汽

2、车(HybridElectricVehicle，简称HEV)三大类[2]。就总体研究水平而言，燃料电池汽车具有极高的效率、低排放和低噪音，但车辆成本极高，且不易在短期实现产业化。纯电动汽车被普遍认为是清洁高效的理想汽车，但由于久未攻破的电池技术障碍、一次性充电续驶里程短和充电设施难于配套等原因，在短期内也难以大规模推广应用。在这种情况下，融合传统内燃机汽车和电动汽车优点的混合动力汽车异军突起，在世界范围内成为新型节能环保汽车研究的热点。所谓混合动力汽车就是将传统的内燃机、电力驱动装置和储能装置结合在一起，通

3、过良好的匹配和优化控制，实现最佳能量分配，以达到低油耗、低排放的新能源汽车。混合动力汽车既可充分发挥内燃机汽车和电动汽车的优点，又能避免各自的不足。较之前两类汽车而言，混合动力汽车具有相对低成本、技术上容易实现等方面的优势，是当今最具实际开发意义的电动汽车。混合动力汽车传动系统一般由动力耦合装置、变速器、主减速器、差速器和半轴等组成。其基本功能是将动力源的动力传递给驱动车轮，产生驱动力，使汽车能以一定的速度行驶。混合动力汽车传动系统结构的合理性和控制效果的优劣直接体现在混合动力汽车的动力性、燃油经济性、行驶

4、平顺性和乘坐舒适性等方面。在混合动力汽车传动系统中，适当的动力耦合方式能使混合动力汽车工作模式切换时间短、冲击小。合理的变速器换挡策略能使混合动力汽车在驱动或再生制动模式时调节动力源的工作点，使得动力源的运行效率更高[3]。混合动力汽车通过动力耦合装置将发动机和电机两个动力源组合在一起，具有了多种工作模式，在不同的工况下能够运行于不同的工作模式，使发动机和电机尽量运行于高效节能区域，具有良好的燃油经济性和低排放性能。近年来，随着混合动力汽车混合度的不断提高，混合动力汽车的工作模式越来越多，相应的动力耦合装置

5、结构也就越来越复杂，对其控制的难度和精度要求都急剧增加[4]。同时，在混合动力汽车工作模式切换过程中，均有可能要求发动机和电机转矩大幅度变化，但由于发动机和电机具有不同的动态响应特性，在从当前转矩向目标转矩变化的过程中，二者的合成转矩有可能会产生较大的波动，会对传动部件造成冲击，导致动力输出不平稳，影响整车乘坐舒适性和传动部件寿命[5]。因此，在这方面有待开展更加深入的研究。混合动力汽车上采用自动变速器，可以通过设计合理的换挡规律，适时自动选择最佳的传动比来使发动机和电机工作在经济区域，进一步提高整车的动力

6、性和经济性。然而，混合动力汽车具有发动机和电机两个动力源，在不同的工作模式下换挡时，动力源的输出不相同，相应的换挡策略也就有所区别。很多混合动力汽车在变速器输入端布置了离合器、电机等部件，根据离合器接合状态的不同，变速器输入端的转动惯量也不同。因此，混合动力汽车自动换挡需要对发动机、电机、离合器、变速器等部件进行综合控制，这样就使得自动换挡控制策略难度增加，控制不当会引起较大的换挡冲击，并加剧离合器的磨损，影响整车的舒适性[6]。总之，换挡平顺性的提高是一个系统工程，它要求发动机、电机、离合器、变速器之间进

7、行协调工作。综上所述，开展混合动力汽车模式切换和自动变速器换挡控制策略的基础理论研究，不仅有重要的学术意义，而且对提高我国混合动力汽车技术水平具有重要的现实意义，具有广阔的工程应用前景。本文以装备AMT的单电机重度混合动力汽车为研究对象，对其工作模式切换与AMT换挡动态过程的控制策略进行研究，以提高模式切换和换挡过程中动力传递的平顺性，为混合动力汽车的研制提供控制策略开发的理论依据。1.2国内外混合动力汽车发展现状从20世纪90年代以来，国外主要汽车公司纷纷投入巨资开始进行混合动力汽车的研制和开发。进入21

8、世纪以后，各国加快了混合动力汽车的产业化进程，相继推出了不同形式的混合动力汽车。典型车型有日本丰田公司的普瑞斯(Prius)、本田公司的因塞特(Insight)、福特公司的翼虎(Escape)、通用公司的沃蓝达(volt)和凯雷德（Escalade）等。其中Prius和Insight已经是比较成熟的产品。从1997年至2011年2月底，丰田公司在全球售出的混合动力汽车已达300万辆，其中普锐斯占据着72%的混合动