电动汽车AMT控制策略的发展外文翻译资料

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电动汽车AMT控制策略的发展

邓长镇，甘海云，邓鹏怡，单荣明，杨良怡

摘要：自动机械变速器(AMT)现在广泛使用于电动汽车（EV），用来改善其性能。在这篇文章中，为了应对电动汽车AMT的特点系统及其不同的工作状态，提出了不同的控制策略。然后控制策略包括时间改变表、司机的意图解释、驾驶循环识别和频繁的换挡杠抑制系统的研究，以及运用建模仿真软件SIMULINK检验。经过Model-In-Loop(MLP)和Hardware-In-Loop(HIL)的测试，控制策略模型通过C代码和实际使用的车辆控制单元验证测试。测试结果表明，该控制策略的性能可以满足AMT控制系统的要求。

关键词：自动换挡机械式变速器；控制策略；换挡规律；仿真模型；电动汽车

1. 前言

随着的石油短缺和温室气体排

放的限制，电动汽车成为一个不可避免的方案。无级变速器能同时改善电动汽车的加速和高速。有利于提高汽车的循环寿命和变频器。相比于自动变速器（AT），能够持续变量。

F2012-C03-025.

邓长镇.甘海云.邓鹏怡.单荣明.杨良怡

电动汽车工程技术研发中心，中国汽车工程研究院，中国重庆

电子邮箱：dengzhangzhen@evchina.org

SAE-China 和FISITA(eds.)，发表于FISITA学报2012年

汽车国会，193电气工程课堂讲稿

DOI：10.1007/978-3-642-33744-4 27，施普林格出版社柏林海德堡 2013

变速器（CVT），自动变速器（AMT）具有高效率、低成本和制造方便的优点。所以装有AMT的设备的电池已经成为电动汽车明显的研究方向。

除了上面提到的优点和便利，AMT控制电动汽车出现了新的挑战。要设计好的控制策略必须全面综合考虑加速性能、能源效率和运行舒适感。控制策略发展的重点是齿轮变速、驾驶员意图识别、驾驶循环识别和频繁换挡杆抑制。他们都值得研究.

在这一章中，使用V型汽车控制器的开发方法。首先，分析了电动汽车的拓扑结构，然后控制策略包括时间改变表、司机的意图解释、驾驶循环识别和频繁的换挡抑制系统的研究和建模仿真软件SIMULINK。测试后的Model-In-Loop(MLP)和Hardware-In-Loop(HIL),控制策略模型通过C代码自动生成的代码下载到实际车辆控制单元进行测试。

1. 纯电动汽车AMT传动系统的构造

纯电动汽车是一种新能源汽车。在这一章中，传动系统包括驱动电机、电源电池、电池充电器和AMT变速箱。离合器能传递电机的高转速。汽车发动机和发电机之间的输出特性是完全不同的。电动机可以输出一个低速恒转矩和高速的恒功率，汽车有一个很大的变速范围，所以AMT变速器齿轮速从六挡变为三挡。传动系统在图1中有详细描述。关键参数在表1 中。

空调

高电压

低电压

信号

CAN 总线

机械传输

真空泵

总线

发动机 DC-DC

AMT变速器

电池电量不足

接线端子

差速器

制动踏板板

加速器

充电

电池2

电池1

前轮

后轮

后轮

前轮

散热器

图1.纯电动汽车传动系统

表1 .车辆相关参数

汽车整备质量（kg） 1520 满载质量（kg） 1845

滚动半径（mm） 308@195/65R15 车辆旋转质量因数 1.1

迎风面积（m^2） 2.3

变速器类型 机械式自动变速器（AMT）

传动比 I II III 速比

范围

2.043 1.412 1.105 —

效率 0.95 0.95 0.96 —

差速器 4.25

机械比

构造 纯电动汽车

电机参数 额定功率 最大功率 转速 扭矩（Nm）

20KW 50KW 6500/2650rpm 72/180

电池参数 电压 ：388V 电流：0-180A 容量：60Ah

1. AMT控制策略的建立

研究AMT控制策略是AMT发展的关键技术。良好的控制策略可以像一个熟练的汽车司机一样。在这种情况下，汽车可以更加高效、舒适和安全。AMT控制策略的发展包括改变时间表、驾驶员的意图识别、道路识别、频移抑制等等^[1]。

3.1换挡规律

换挡规律阐明了换挡时齿轮将根据不同的控制参数执行。换挡规律直接影响AMT的性能，而且是在控制策略设计中的关键技术。

传统换挡规律根据不同的控制参数可以分为单一参数、双参数和三参数的换挡规律。单一参数的换挡规律以车速作为单个控制参数，没有考虑能源效率和动力性能。双参数的换挡规律是根据油门踏板的踩下和车速，其中需要考虑能源效率和动力性能，这种方法目前被广泛使用。三参数的换挡规律根据车速、加速度和加速踏板来反映的，但是它的操作太复杂了。目前，双参数的换挡规律使用在AMT电动汽车控制策略。换挡规律可分为动力性换挡规律和燃油经济性换挡规律。

3.1.1动力性换挡规律

换挡时间点是基于动力性换挡规律的曲线的交点，代表不同齿数的电机的驱动力矩，如图2 所示。最优的换挡时间点可以根据车辆的动态方程进行计算。

公式里，

T_e 电机输出转矩

i_f 变速器传动比

i_g 主减速器传动比

n_T 传动效率

r 驱动轮半径

F_R 滚动阻力，可以从公式（3）计算

F_R=mgf cos alpha; （3）

公式里，

m 重量

f 滚动阻力系数

F_i 坡度阻力，可以从公式（4）计算

F_i=mg sinalpha; （4）

F_j 加速阻力，可以从公式（5）计算

F_j=delta;mv （5）

公式里

delta;是车辆回转质量换算系数

图2.不同挡位的汽车驱动力曲线

车速（Kmh^-1）

转矩（0.1NM）

一挡

二挡

三挡

结合（2）-（5），（1）推导出（6）

（6）

当考虑到空气阻力时，F_W应该被考虑到公式（6）里面。

F_W通过公式（7）计算

F_W=C_DApv²/2 (7)

公式里，

F_W 空气阻力

C_D 空气阻力系数

A 迎风面积

P 空气密度

v 车辆速度

电动机驱动的特点和不同的油门踏板的速度与电机控制策略和司机请求有关。在这一章中，驾驶员请求解释了功率曲线的线性加速器。因此，如果空气阻力和地面阻力忽略之后，两个动力参数时间变化可以简化为图3 所示。

图3.两个动力参数变换规律

汽车车速(kmh^-1)

加速踏板（%）

3.1.2燃油经济性换挡规律

动力性换挡规律和燃油经济性换挡规律的原则是相似的。从理论上讲，电动机具有一个广泛的行驶范围，可以满足车辆行驶不同车速的要求。图4说明了电动机效率分布情况。每一个加速踏板相对于一条驾驶效率曲线。根据燃油经济性的转变点是曲线的交点，这代表了电机不同齿轮的能源效率。

3.2驾驶员意图的识别

识别驾驶员意图的请求是一个好的控制策略的关键。驾驶员意图包括启动、加速、减速、制动、停车通过油门踏板区别，车辆速度、制动踏板、行使位置处理和关键信号。

电动汽车在配备了AMT之后起动通过齿轮啮合，因为电机性能在低速是比发动机好。车辆的区别主要集中在加速器开始作用和踩踏板的改变。车辆的起动分为快速启动、正常启动和缓慢启动。问题的关键是如何计算1挡电机的转矩要求。

加速和减速的进程通过加速踏板的踩下和改变来实现油门，包括急加速、慢加速、急减速和慢减速。控制策略与电动机转矩管理和AMT挡位变速控制相关。

制动的过程通过制动踏板的打开和不断改变来确定。控制策略也和电动机转矩管理和AMT挡位控制有关。[2,3]

图4.传动效率曲线

电动机外特性曲线

电动机转速（rmin^-1）

电动机转矩（Nm）

图5.驾驶条件区分

车速（Kmh^-1）

踏板开放度（%）

3.3车辆驾驶条件的识别和控制

汽车的驾驶条件可分为下坡、上坡和正常行驶。它可以根据速度和油门开度来进行判断，尽管比较模糊，如图5所示。

在图5中，分为三部分，分别代表上坡、下坡和平稳道路上行驶。这三个部分之间的边界区别有很多因素。例如上坡和平稳道路之间的区别是是否收到地面阻力的影响、加速度、制动踏板的开放和节气门的延迟。所以需要标准化。图6显示了这三个部分的判断逻辑。

电池SOC低条件：这些条件的判断是相对简单的，主要由电池SOC决定。当SOC小于一定阈值时，车辆会工作在电池保护模式，判定的逻辑和控制策略如图7所示。

制动条件：由刹车踏板制动是公认的条件。它分为普通制动和紧急制动。它通过变化率和刹车踏板的开放率来判断。当踏板开度gt;C1和刹车踏板变化率amp;g

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