并联混合动力轿车电机有源同步换档技术研究

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1、并联混合动力轿车电机有源同步换档技术研究李爽钟再敏(同济大学，上海201804)【摘要】针对一款并联混合动力轿车，分析了其结构形式下机械自动变速器的换档过程；设计制定了较为完善的电机有源同步辅助换档控制策略。使得在换档的同步过程中，电机可以主动调节变速器输入轴转速，从而实现了减小变速器输入与输出轴转速差和缩短同步时间的目的。通过对MATLAB／Simulink环境下建立的动力传动系统模型进行仿真试验以及进行实车试验，证明了该技术有效地缩短了并联混合动力轿车的换档时间，保障了同步器的寿命。【Abstract】AimedataParallelHybridelectricvehicle，astra

2、tegyofelectricmotoractivesyn-chronisticcontrolisputforwardbasedonthedynamicanalysisofthepowertrainduringthewholeshift-ingprocess．Theproposedcontrolstrategyenablestheelectricmotorduringshiftingprocessthroughitsspeedcontroltoadjusttheinputshaftspeedofthetransmissiontoitsoutputshaftspeed．Resultsfromth

3、esimulationontheplatformofMATLAB／Simulinkbasedonapowertraingdynamicmodelaswellasresultsfromthetestindicatethatthiselectricmotorcontroltechnologycaneffectivelyshortentheshift—ingtimeandguaranteealongtimeuseofthesynchronizer．【关键词】混合动力轿车机械自动变速器doi：10．3969／j．issn．1007-4554．2001．01．03油箱垫lI1对象并联混合动力系统特点1

4、．1并联混合动力系统结构形式归●IIlIEMSrW4$~INI本文所研究的并联混合动力系统采用了电机布置于机械自动变速器的输入轴，与变速器输入机械连接轴耦合的结构形式。该系统的动力总成布置如图踏板位置II离合器位固l选／换档信一电气连接1所示。传感器¨传感器jl传感器一控制由于电机布置于离合器从动盘和变速器输入图1并联混合动力系统的拓扑结构轴之间，换档过程中电机转子不能够通过离合器的分离实现与变速器输入轴的分离。因此，电机换档过程中由于离合器分离，传动系统来自较大的转动惯量将等效计人变速器输入轴总转动发动机的动力中断；然而布置于离合器从动盘之惯量中，这很大程度上增加了变速器输入轴的转后的电机

5、仍然可以作为动力源在需要的情况下驱动惯量，给变速器换档时的同步过程带来闲难。动传动系统，这使得通过电机的助力功能克服换收稿日期：2010—11—15·l2·上海汽车2011．01灞档同步过程的困难成为可能。为换档时同步器的同步力矩；F为作用在同步器1．2AMT换档控制信号啮合齿套上的换档力；R为同步器摩擦锥面的平图1还显示了用于并联混合动力轿车机械均半径。自动变速器的控制。在换档过程中，变速器控制同步阶段，动力学方程为：单元单元(TCU)主要接收驾驶员加速踏板位置J1∞l=(1)信号、离合器分离位置信号、选／换档执行机构位．，1(to11一tol0)=·t(2)置信号以及内燃机和电机的转矩／

6、转速信号等，由方程(2)可得，经过内部的控制策略计算，分别输出发动机、离—：一＼k+1k，(＼3J／)合器、AMT选／换档执行机构以及电机所需的控iflf制信号其中，t，为同步时间；tO。。为换档同步过程初始时变速器在当前第k个档位下输入轴转速；tO。，为2换档同步过程的动力学分析同步过程结束时变速器在第(+1)个档位下输入轴转速；i和i川分别是变速器在第k个和第(k+1)个档位下的传动比，即变速器输入轴转速与输换档过程是指从离合器开始分离到离合器再出轴转速的比值。由方程(3)可知，在同步器换档次完全接合为止所经历的过程。它包括：分离离时的同步力矩不变的前提下，同步时间t与同合器、摘档、选档

7、、同步、挂新档以及再接合离合步器输入端总转动惯量

8、，成正比。器。通过动力传动系统结构的分析可知，影响换档时间的主要因素是同步时间过长。因此接下来将重点分析换档时的同步过程。3换档过程电机有源同步控制策略变速器输出轴与整车相连，因此具有相当大的设计的转动惯量，这意味着当换档过程在短时问内完成时，变速器输出端的转速可视为保持不变。此电机的有源同步控制是根据本文所研究并联时，整个换档同步过程可被视为变速器输入轴靠混