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电动汽车湿式双离合变速器换挡控制及动态仿真
| 论文题名： | 电动汽车湿式双离合变速器换挡控制及动态仿真 |
| 关键词： | 电动汽车;双离合变速器;换挡控制;动态仿真 |
| 摘要： | 随着电动汽车经济性和动力性要求的提高，双离合变速器在纯电动汽车领域得到了广泛的讨论与研究。湿式双离合变速器由于可负载转矩大，离合器抗冲击能力较强等特点，在中大型车辆中具备显著的优势。然而由于湿式离合器的非线性特性强，该传动系统尚存在换挡不易控制的难点。电动汽车湿式双离合变速器的控制研究对促进国内自主研发电动汽车动力总成及变速系统具有重要的研究意义。 本文基于对湿式双离合变速器的动力传动系统的分析，对传统的开环控制策略进行改进，提出了以无迹卡尔曼滤波实时转矩观测作为输入项的闭环控制方法，在仿真分析中比较了两种控制策略的差异，并讨论了实时转矩观测方案的可行性。通过硬件在环的方法对所提出的换挡控制策略进行了验证。 （1）建立了传动系统多自由度扭振动力学模型，并推导了基于平衡截断法的降阶模型。其中推导了在换挡过程中的电机侧三自由度模型和驱动轮侧十自由度模型；推导了在档位接合状态中的传动系统的十二自由度模型，并通过线性模型的平衡截断法得到高精度的降阶模型。 （2）建立了湿式离合器接合过程的动态模型。基于湿式离合器传递转矩的平均流量模型和电磁阀、液压缸在控制电流作用下的响应特性，对湿式离合器的接合过程进行了分析和建模，为控制策略的制定提供了基础。 （3）对传统的换挡控制策略进行了优化改进。先后提出了基于无迹卡尔曼滤波的转矩观测方案和分段PID的离合器控制方法，对湿式双离合变速器换挡的非线性过程进行控制。在转矩观测方案中，考虑到商用车车重变化范围较大，增加了行驶阻力的实时估计。该方案能够实时获取两个离合器的传递转矩，而无需增加转矩传感器，为换挡控制提供了可靠的反馈信号。而分段PID的算法良好地解决了湿式离合器在不同接合阶段的特性差异。 （4）建立了软/硬件在环平台以验证本文所提出的控制策略。在硬件在环测试试验中，将控制算法部分以stm32控制芯片加载，并将动力学模型部分在硬件在环工控机NIPXI设备中加载，以上位机-工控机-控制器的结构进行了硬件在环仿真分析。为双离合变速器动力传动系统搭建了可靠的硬件在环平台，并对本文提出的控制策略进行了验证。 |
| 作者： | 楼振雄 |
| 专业： | 机械工程 |
| 导师： | 张云清 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 华中科技大学 |
| 学位年度： | 2021 |
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