兩擋AMT純電動(dòng)汽車換擋協(xié)調(diào)控制及試驗(yàn)研究

肖力軍 王明 鐘志華 張邦基 徐衛(wèi)東

摘 ???要：為提高兩檔AMT純電動(dòng)汽車的換擋平順性及減少換擋時(shí)間，建立了詳細(xì)的純電動(dòng)汽車動(dòng)力傳動(dòng)系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型，制定驅(qū)動(dòng)電機(jī)參與換擋過程的綜合協(xié)調(diào)控制方法，從允許的最大換擋沖擊度出發(fā)得出轉(zhuǎn)矩相階段電機(jī)扭矩控制律，慣性相階段采用PID和有限狀態(tài)切換的控制策略進(jìn)行電機(jī)調(diào)速.最后搭建純電動(dòng)汽車傳動(dòng)系統(tǒng)試驗(yàn)臺(tái)架，對升擋和降擋過程中換擋協(xié)調(diào)控制策略進(jìn)行仿真分析與試驗(yàn)驗(yàn)證.仿真結(jié)果顯示：0～100 km/h全加速的升擋時(shí)間為0.5 s，縱向沖擊度在8.0 m/s3以內(nèi)，NEDC市區(qū)工況升降擋時(shí)間均在0.6 s以內(nèi)，最大沖擊度未超過7.8 m/s3;試驗(yàn)結(jié)果顯示：驅(qū)動(dòng)電機(jī)在固定轉(zhuǎn)速下的升降擋時(shí)間分別為0.6 s和0.8 s，輸出軸轉(zhuǎn)速變化平滑.傳統(tǒng)AMT車輛的換擋時(shí)間為0.8～1.0 s，上述結(jié)果表明該換擋綜合協(xié)調(diào)控制策略能夠?qū)崿F(xiàn)快速、平穩(wěn)換擋.

關(guān)鍵詞：電動(dòng)汽車;兩檔AMT;換擋平順性;綜合協(xié)調(diào)控制策略;試驗(yàn)驗(yàn)證

中圖分類號(hào)：U463.212 ????????????????????????????文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A

Coordinated Shift Control and Experimental Study

of Two-speed AMT for Pure Electric Vehicle

XIAO Lijun1，WANG Ming1，ZHONG Zhihua1，ZHANG Bangji1，XU Weidong2

（1. State Key Laboratory of Advanced Design and Manufacturing for Vehicle Body，Hunan University，Changsha 410082，China;

2. XEMC Light Electric Co ?LTD，Xiangtan 411100，China）

Abstract： In order to improve the shifting smoothness and to reduce the shifting time of the two-speed Automated Manual Transmission（AMT） equipped on the pure electric vehicle， the mathematical model of the powertrain system was developed， and the comprehensive coordinated control strategies in which the motor participates in the shifting process were designed. The motor torque control law of torque phase was derived from the maximum allowable shift impact，and the PID and finite state switching control strategy were adopted to regulate motor speed during the inertia phase. Additionally， a test rig of the pure electric vehicle transmission system was built for the up-shift and down-shift test. The simulation results show that the up-shift time of 0～100 km/h full acceleration is 0.5 s， the longitudinal impact is within 8.0 m/s3， and the up-shift and down-shift time in the NEDC urban conditions are both within 0.6 s， and the maximum impact does not exceed 7.8 m/s3. The test results show that the up-shift and down-shift time is 0.6 s and 0.8 s，respectively，which is in the condition that the drive motor under fixed speed control， and the output shaft speed changes smoothly. Because the shift time of the traditional AMT vehicle is 0.8～1.0 s， the above results show that the comprehensive coordination shift control strategy can achieve fast and smooth shifting.

Key words： electric vehicles;two-speed AMT;shifting smoothness;coordinated shift control strategy;experimental verification

新能源汽車產(chǎn)業(yè)是國家重大戰(zhàn)略布局，純電動(dòng)汽車是新能源汽車的主要發(fā)展方向之一[1-2].目前純電動(dòng)汽車大多采用的直驅(qū)方式存在能耗過高等問題，而多擋化能夠有效利用驅(qū)動(dòng)電機(jī)的高效工作區(qū)間、降低整車能耗[3-4].電機(jī)的高效區(qū)遠(yuǎn)大于內(nèi)燃機(jī)，因此擋位過多并不能對經(jīng)濟(jì)性有大幅度改善，且會(huì)增加控制難度和開發(fā)成本.因此，搭載具有傳動(dòng)效率高、可靠性好和開發(fā)成本低等優(yōu)勢的兩擋AMT（Automated Manual Transmission），是純電動(dòng)汽車產(chǎn)業(yè)的重要發(fā)展方向.但兩檔AMT存在換擋平順性不佳，動(dòng)力中斷時(shí)間長等問題.

近年來，AMT在純電動(dòng)汽車上的應(yīng)用成為國內(nèi)外研究熱點(diǎn).文獻(xiàn)[5-6]分析了兩擋I-AMT在純電動(dòng)汽車上的應(yīng)用，通過同步器和離合器的組合或離心式離合器和干式離合器的協(xié)調(diào)控制完成換擋;文獻(xiàn)[7]提出一種無動(dòng)力中斷兩擋變速器，設(shè)計(jì)三種無動(dòng)力中斷換擋控制策略，仿真對比驗(yàn)證了不同控制策略的優(yōu)劣.文獻(xiàn)[8]在單行星排結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)上通過干式離合器和制動(dòng)器兩個(gè)執(zhí)行機(jī)構(gòu)可以實(shí)現(xiàn)換擋過程無動(dòng)力中斷.但是相較于傳統(tǒng)構(gòu)型的AMT變速器，上述幾種無動(dòng)力中斷的構(gòu)型都較為復(fù)雜、成本更高，也未經(jīng)實(shí)際檢驗(yàn).文獻(xiàn)[9]研究汽車AMT無離合器換擋控制，能顯著提高換擋舒適性.王洪亮等在文獻(xiàn)[10]中分析了換擋過程中掛擋力對換擋品質(zhì)的影響，但沒有建立詳細(xì)的同步器數(shù)學(xué)模型;文獻(xiàn)[11]在無離合器AMT換擋過程中采用了一種復(fù)合轉(zhuǎn)矩-轉(zhuǎn)速控制算法，并取得了較好的控制效果，但建模過程中僅將同步器當(dāng)做開關(guān)元件，未考慮同步器動(dòng)態(tài)性能對換擋沖擊的影響.

在同步器建模及控制研究方面，文獻(xiàn)[12-13]建立了同步器詳細(xì)的數(shù)學(xué)模型，分析了換擋過程各階段同步器的工作狀態(tài)，但僅針對與雙電機(jī)純電動(dòng)汽車和傳統(tǒng)燃油車，未分析兩擋AMT純電動(dòng)汽車換擋過程同步器的工作模式.文獻(xiàn)[14-15]建立了詳細(xì)的換擋執(zhí)行機(jī)構(gòu)數(shù)學(xué)模型，同時(shí)分析了同步器工作的各個(gè)階段力的傳遞路徑，并且通過臺(tái)架試驗(yàn)進(jìn)行驗(yàn)證，但并沒有給出在整車控制邏輯上進(jìn)行驗(yàn)證.在兩檔AMT換擋平順性的研究上，存在一些不足，大都未考慮同步器對換擋平順性的影響.

本文建立包含電池與同步器的兩擋AMT純電動(dòng)汽車動(dòng)力傳動(dòng)系統(tǒng)模型，設(shè)計(jì)換擋過程中驅(qū)動(dòng)電機(jī)參與換擋過程的綜合協(xié)調(diào)控制方法，并通過仿真和試驗(yàn)驗(yàn)證該協(xié)調(diào)換擋控制策略的有效性.

1 ??動(dòng)力傳動(dòng)系統(tǒng)模型的建立

純電動(dòng)汽車動(dòng)力系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如圖1所示，動(dòng)力傳動(dòng)系統(tǒng)由驅(qū)動(dòng)電機(jī)、兩擋AMT變速箱和車輪等組成，驅(qū)動(dòng)過程中動(dòng)力由驅(qū)動(dòng)電機(jī)經(jīng)兩擋變速箱傳遞給車輪，最終驅(qū)動(dòng)汽車平穩(wěn)行駛[16].

1.1 ??電池模型

電池系統(tǒng)采用內(nèi)阻模型，建立開路電壓和內(nèi)阻與電池SOC與溫度的關(guān)系[17-18]，即：

Voc = Voc-cell（Temp，SOC） × BCell ??（1）

Rdisc = Rdisc-cell（Temp，SOC） × BCell ??（2）

式中：Voc為電池開路電壓;Voc-cell（Temp，SOC）為電池單體開路電壓，是關(guān)于電池溫度與SOC的函數(shù); BCell為電池串聯(lián)數(shù)量;Rdisc為電池放電內(nèi)阻;Rdisc-cell（Temp，SOC）為電池單體內(nèi)阻，是關(guān)于電池溫度與SOC的函數(shù)，如圖2所示.

1.2 ??驅(qū)動(dòng)電機(jī)模型

驅(qū)動(dòng)電機(jī)的輸出轉(zhuǎn)矩取決于油門開度與驅(qū)動(dòng)電機(jī)轉(zhuǎn)速，可表示為：

To = ?= （3）

Pm = ηcTm ωm ???（4）

式中：To為電機(jī)輸出轉(zhuǎn)矩;ωm為電機(jī)轉(zhuǎn)速;f（ωm，Tm）為電機(jī)效率;ηc為電機(jī)控制器的效率.效率MAP如圖3所示.

電機(jī)轉(zhuǎn)矩傳遞到變速器，動(dòng)力傳遞方程表示為：

（Jm i2t + Jt）?= Tt it ?- dt ?- Tf （5）

式中： Jm和Jt分別表示電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)慣量和變速器等效轉(zhuǎn)動(dòng)慣量;it為變速器傳動(dòng)比;θ為輸出軸轉(zhuǎn)角;dt為變速器等效轉(zhuǎn)動(dòng)阻尼;Tf 為車輛行駛阻力矩;Tt為變速器輸入轉(zhuǎn)矩.

Tsleeve = Tt·it（6）

式中：Tsleeve為同步器傳遞扭矩.

1.3 ??同步器動(dòng)力學(xué)模型

同步器采用如圖4所示鎖環(huán)式結(jié)構(gòu).

當(dāng)同步器撥桿處于中間位置和同步器處于分離或空行程位置時(shí)，此時(shí)同步器傳遞轉(zhuǎn)矩為零，結(jié)合套軸向運(yùn)動(dòng)的加速度可表示為：

acc = ? ?（7）

式中： Fsleeve為結(jié)合套上的作用力;c1為作用于結(jié)合套的粘滯系數(shù);vsleeve為結(jié)合套軸向速度;Msleeve為結(jié)合套質(zhì)量.

當(dāng)轉(zhuǎn)矩作用于結(jié)合套時(shí)，結(jié)合套輸出轉(zhuǎn)矩可表示為：

Tsleeve = Tsyn·tan2? ? （8）

式中：Tsyn為作用于撥叉上的力矩;ωrel為同步器結(jié)合齒與輸出軸的相對轉(zhuǎn)速;dω為同步器結(jié)合齒和輸出軸轉(zhuǎn)速差預(yù)設(shè)閥值，若轉(zhuǎn)速差低于該閥值，同步器將無法結(jié)合.

Tsyn = Fsleeve·? ? （9）

式中：R為鎖環(huán)椎體的有效半徑;μ為平均動(dòng)態(tài)阻力系數(shù);α為鎖環(huán)錐角.

當(dāng)結(jié)合套進(jìn)入結(jié)合階段時(shí)，結(jié)合套的輸出轉(zhuǎn)矩可表示為：

Tsleeve = sign（ωref）··Rd ??（10）

式中： β為結(jié)合套錐角.

當(dāng)結(jié)合套處于結(jié)合完成或快速分離時(shí)，結(jié)合套的輸出轉(zhuǎn)矩可表示為：

Tsleeve = K·θ + c1ωref ??（11）

式中：K為結(jié)合套結(jié)合時(shí)的剛度;θ為結(jié)合套與結(jié)合齒圈的相對轉(zhuǎn)角.

1.4 ??整車行駛阻力矩

變速器輸出轉(zhuǎn)矩經(jīng)主減速器、差速器和半軸傳遞至車輪，整車行駛阻力矩為：

Tf = i0 r（mgfcos α + mgsin α + v2 + δm）

（12）

式中：m為整車質(zhì)量;g為重力加速度;α為路面坡度;ρ為空氣密度;Cd為空氣阻力系數(shù);v為車速;f為地面滾動(dòng)摩擦系數(shù);r為輪胎半徑;i0為主減速器傳動(dòng)比;δm為質(zhì)量轉(zhuǎn)換系數(shù).

2 ??換擋控制策略

純電動(dòng)汽車變速器的換擋控制過程可分為轉(zhuǎn)矩相和慣性相，升擋和降擋過程協(xié)調(diào)控制策略分別如圖5和圖6所示.

轉(zhuǎn)矩相的控制目標(biāo)主要是實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)矩的快速跟蹤調(diào)節(jié).為盡量減少轉(zhuǎn)矩相階段的換擋沖擊，根據(jù)沖擊度要求設(shè)定驅(qū)動(dòng)電機(jī)的轉(zhuǎn)矩變化率：

= （13）

式中：Je為換擋轉(zhuǎn)矩相的縱向沖擊度;J1為電機(jī)驅(qū)動(dòng)軸的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量;J2為齒輪從動(dòng)軸的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量.

根據(jù)德國標(biāo)準(zhǔn)Je≤10 m·s-3的要求[19]，由式（13）得到滿足沖擊度要求的驅(qū)動(dòng)電機(jī)轉(zhuǎn)矩最大變化率.摘擋前，驅(qū)動(dòng)電機(jī)在由力矩模式切換至自由模式時(shí)，按照滿足沖擊度要求的驅(qū)動(dòng)電機(jī)轉(zhuǎn)矩變化率將驅(qū)動(dòng)電機(jī)轉(zhuǎn)矩逐漸降低為零.

轉(zhuǎn)矩相結(jié)束后，將電機(jī)調(diào)至自由模式，快速實(shí)現(xiàn)摘擋，換擋過程進(jìn)入慣性相.

慣性相的主要控制目標(biāo)是快速實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)速同步.研究表明換擋過程中的轉(zhuǎn)速差控制對換擋時(shí)間和沖擊度都有較大影響[20].為快速實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)，采用PID控制器和有限狀態(tài)切換的控制策略[18]，具體控制思路可表示為：

n1 = n2·ig ?????????????n2 ≥ 200或n2 ≤ -200n1 = n2·ig + n3 ??????0 ≤ n2 ?< -200n1 = n2·ig - n3 ??????-200 < n2 ≤ 0 （14）

式中：n1為驅(qū)動(dòng)電機(jī)目標(biāo)轉(zhuǎn)速;n2為變速器中間軸轉(zhuǎn)速;n3為轉(zhuǎn)速修正量.

在驅(qū)動(dòng)電機(jī)調(diào)速完成至同步器開始同步的這一段時(shí)間內(nèi)，驅(qū)動(dòng)電機(jī)轉(zhuǎn)速會(huì)有所下降，選取由一擋切換至二擋時(shí)的修正值為100 r/min;由二擋切換至一擋時(shí)的轉(zhuǎn)速修正值80 r/min.

當(dāng)轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)完成后，電機(jī)進(jìn)入自由模式，通過換擋撥叉快速實(shí)現(xiàn)掛擋.掛擋完成后，根據(jù)當(dāng)前駕駛員意圖確定驅(qū)動(dòng)電機(jī)目標(biāo)轉(zhuǎn)矩，按照滿足沖擊度要求的電機(jī)轉(zhuǎn)矩變化率將驅(qū)動(dòng)電機(jī)轉(zhuǎn)矩逐漸恢復(fù)至目標(biāo)轉(zhuǎn)矩.

以變速器一擋升二擋時(shí)的控制策略為例進(jìn)行分析.首先，TCU接收VCU發(fā)出的換擋指令，TCU接收控制權(quán)開始執(zhí)行換擋控制，MCU控制驅(qū)動(dòng)電機(jī)輸出轉(zhuǎn)矩目標(biāo)降為零，控制電機(jī)進(jìn)入自由模式，撥動(dòng)撥叉完成摘擋，轉(zhuǎn)矩相結(jié)束，進(jìn)入慣性相.MCU控制驅(qū)動(dòng)電機(jī)調(diào)至轉(zhuǎn)矩模式，調(diào)節(jié)驅(qū)動(dòng)電機(jī)轉(zhuǎn)速到期望的目標(biāo)轉(zhuǎn)速.隨后，MCU控制驅(qū)動(dòng)電機(jī)調(diào)至自由模式，將驅(qū)動(dòng)電機(jī)輸出轉(zhuǎn)矩降為零，控制電機(jī)進(jìn)入自由模式，撥動(dòng)撥叉完成掛擋，慣性相結(jié)束.最后，將驅(qū)動(dòng)電機(jī)轉(zhuǎn)矩恢復(fù)至換擋之前的值，將整車控制權(quán)交還給VCU，換擋過程結(jié)束.升擋控制流程如圖7所示.

3 ??傳動(dòng)系統(tǒng)臺(tái)架搭建

為驗(yàn)證所設(shè)計(jì)控制策略的有效性，搭建傳動(dòng)系統(tǒng)試驗(yàn)臺(tái)架，如圖8所示.該臺(tái)架主要由驅(qū)動(dòng)電機(jī)及其控制器、兩擋AMT變速器及其控制器、轉(zhuǎn)矩傳感器、動(dòng)力電池系統(tǒng)、負(fù)載電機(jī)及其控制器、冷卻系統(tǒng)等組成.其中驅(qū)動(dòng)電機(jī)采用湘電萊特電氣有限公司設(shè)計(jì)生產(chǎn)的TYC30-8-180型永磁同步電機(jī)，峰值功率為60 kW，額定轉(zhuǎn)速為3 000 r/min，轉(zhuǎn)矩控制精度為0.125 N·m，轉(zhuǎn)速控制精度為1 r/min;負(fù)載電機(jī)采用Tz230XS70B型永磁同步電機(jī)，峰值功率為140 kW，額定轉(zhuǎn)速為4 000 r/min，負(fù)載電機(jī)控制精度與驅(qū)動(dòng)電機(jī)一致;采用 HBM/T12轉(zhuǎn)矩測試儀，轉(zhuǎn)矩量程為1 000 N·m.

兩擋AMT變速箱及控制器如圖9所示，一擋和二擋的傳動(dòng)比分別為2.41和1，主減速比為6.0.

4 ??仿真與試驗(yàn)研究

為驗(yàn)證所設(shè)計(jì)換擋協(xié)調(diào)控制策略的有效性，分別利用MATLAB/Stateflow進(jìn)行仿真分析和dSPACE進(jìn)行試驗(yàn)測試.車輛相關(guān)參數(shù)及設(shè)計(jì)指標(biāo)如表1所示.

4.1 ??仿真分析

仿真過程分為升擋過程和降擋過程，同步器建模的物理參數(shù)如表2所示.升擋過程采用0～100 km/h全加速工況和NEDC市區(qū)工況進(jìn)行驗(yàn)證，降擋工況采用NEDC市區(qū)工況出現(xiàn)的降擋區(qū)間進(jìn)行驗(yàn)證，其中，0～100 km/h全加速工況采用的換擋規(guī)律曲線為最佳動(dòng)力性換擋曲線，如圖10所示，該曲線是根據(jù)兩個(gè)擋位在相同油門開度下對應(yīng)的加速度曲線的交點(diǎn)獲取;NEDC市區(qū)工況的換擋規(guī)律曲線采用的是最佳經(jīng)濟(jì)性換擋曲線，如圖11所示，該曲線是根據(jù)在同一油門開度下兩個(gè)擋位在不同車速對應(yīng)的電機(jī)效率曲線的交點(diǎn)獲取.

圖12和圖13分別為0 ～ 100 km/h升擋工況的實(shí)際車速曲線、驅(qū)動(dòng)電機(jī)轉(zhuǎn)矩及整車縱向沖擊度.仿真結(jié)果表明，換擋過程從5.75 s開始，至6.30 s結(jié)束，換擋時(shí)間為0.55 s，最大沖擊度維持在8.0 m/s3以內(nèi)，換擋控制策略能夠快速平穩(wěn)實(shí)現(xiàn)換擋功能，驗(yàn)證了在高加速區(qū)間段換擋控制策略的有效性.

圖14為制定的換擋控制策略在NEDC市區(qū)工況的測試曲線，該曲線表明，制定的換擋控制策略能夠在NEDC市區(qū)工況下實(shí)現(xiàn)平順換擋，仿真車速能夠準(zhǔn)確跟隨目標(biāo)值，SOC初始值為90%，SOC值變化曲線如圖15所示.

圖16和圖17分別為NEDC市區(qū)工況第一次升擋和降擋測試結(jié)果.測試結(jié)果表明，制定的換擋控制策略能夠快速準(zhǔn)確實(shí)現(xiàn)換擋，升擋過程從61.55 s開始，至61.91 s結(jié)束，降擋過程從91.72 s開始，至92.14 s結(jié)束，換擋時(shí)間均維持在0.5 s以內(nèi);升擋過程轉(zhuǎn)速無明顯波動(dòng)，降擋過程轉(zhuǎn)速略有波動(dòng)，考慮到換擋過程轉(zhuǎn)矩較小，換擋沖擊并不大，車輛沖擊度均在7.8 m/s3以內(nèi).

圖18和圖19分別為NEDC市區(qū)工況第二次升擋和降擋測試結(jié)果.測試結(jié)果表明，制定的換擋控制策略能夠快速平穩(wěn)實(shí)現(xiàn)換擋功能，升擋過程從142.67 s開始，至142.93 s結(jié)束，降擋過程從184.03 s開始，至184.42 s結(jié)束，換擋時(shí)間均維持在0.5 s以內(nèi);升擋過程轉(zhuǎn)速無明顯波動(dòng)，降擋過程轉(zhuǎn)速稍有波動(dòng)，換擋過程車輛沖擊度均在6.9 m/s3以內(nèi).

上述仿真結(jié)果表明，所制定的換擋控制策略能夠?qū)崿F(xiàn)快速、平穩(wěn)換擋.

4.2 ??試驗(yàn)驗(yàn)證

為驗(yàn)證所設(shè)計(jì)換擋控制策略的有效性，采用升降擋測試方法，控制器發(fā)出換擋指令后，電機(jī)首先進(jìn)入卸扭狀態(tài)，當(dāng)卸扭完成之后控制換擋撥叉使變速器進(jìn)入空擋，隨后根據(jù)當(dāng)前車速和目標(biāo)擋位計(jì)算出電機(jī)目標(biāo)轉(zhuǎn)速并進(jìn)行電機(jī)調(diào)速，當(dāng)輸出軸轉(zhuǎn)速與目標(biāo)擋位齒輪轉(zhuǎn)速差值在一定范圍內(nèi)時(shí)開始掛擋，由同步器進(jìn)行轉(zhuǎn)速同步，在掛擋完成之后恢復(fù)轉(zhuǎn)矩至目標(biāo)值，換擋完成.

測試流程：整個(gè)測試過程分為升擋和降擋，首先將變速器擋位設(shè)為一擋，電機(jī)目標(biāo)轉(zhuǎn)矩和目標(biāo)轉(zhuǎn)速分別設(shè)定為20 N·m、500 r·min-1，當(dāng)電機(jī)達(dá)到目標(biāo)狀態(tài)后向TCU發(fā)出升擋指令，進(jìn)行升擋測試.當(dāng)升

擋測試完成后再向TCU發(fā)出降擋指令，進(jìn)行降擋

測試.

圖20為500 r·min-1（20 N·m）工況下測試的升擋試驗(yàn)結(jié)果，在152.40 s 時(shí)TCU接收到升擋請求并接管VCU進(jìn)行升擋控制，同時(shí)發(fā)送換擋指令給MCU，MCU在152.42 s接收到換擋指令并控制電機(jī)實(shí)現(xiàn)降扭， 152.46 s時(shí)電機(jī)驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)矩降為零，同步器在換擋執(zhí)行機(jī)構(gòu)的作用下實(shí)現(xiàn)摘擋，在152.60 s時(shí)MCU控制電機(jī)轉(zhuǎn)速達(dá)到目標(biāo)轉(zhuǎn)速（152.72 s），此時(shí)同步器結(jié)合完成掛擋，同時(shí)TCU將控制權(quán)轉(zhuǎn)交于VCU，至153 s電機(jī)控制器控制驅(qū)動(dòng)電機(jī)轉(zhuǎn)矩恢復(fù)至目標(biāo)轉(zhuǎn)矩，升擋時(shí)間持續(xù)近0.6 s.

圖21表示500 r·min-1（20 N·m）工況下測試的降擋試驗(yàn)結(jié)果，在139.78 s 時(shí)TCU接收到升擋請求并接管VCU進(jìn)行降擋控制， MCU在139.8 s接收到換擋指令并控制電機(jī)實(shí)現(xiàn)降扭，在139.84 s電機(jī)驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)矩降為零，同步器在換擋撥叉的作用下實(shí)現(xiàn)摘擋，在139.88 s MCU控制驅(qū)動(dòng)電機(jī)開始調(diào)速，在140.24 s驅(qū)動(dòng)電機(jī)轉(zhuǎn)速達(dá)到目標(biāo)轉(zhuǎn)速，同步器結(jié)合完成掛擋，同時(shí)TCU將控制權(quán)轉(zhuǎn)交于VCU，至140.52 s電機(jī)控制器控制驅(qū)動(dòng)電機(jī)轉(zhuǎn)矩恢復(fù)至目標(biāo)轉(zhuǎn)矩.降擋時(shí)間持續(xù)近0.8?s.

升降擋試驗(yàn)測試結(jié)果表明，所設(shè)計(jì)換擋控制策略能夠?qū)崿F(xiàn)快速、平穩(wěn)換擋.

5 ??結(jié) ??論

1）設(shè)計(jì)包含電池模型與同步器模型的兩檔AMT純電動(dòng)汽車換擋控制策略，分析換擋過程中驅(qū)動(dòng)電機(jī)和同步器的工作過程，研究換擋過程中驅(qū)動(dòng)電機(jī)參與換擋過程的綜合協(xié)調(diào)控制方法.

2）分別在0～100 km/h和NEDC市區(qū)工況下進(jìn)行仿真分析，結(jié)果驗(yàn)證了所設(shè)計(jì)換擋協(xié)調(diào)控制策略的有效性，其中0～100 km/h換擋時(shí)間在0.5 s以內(nèi)，最大沖擊度在8.0 m/s3以內(nèi)，整個(gè)NEDC市區(qū)工況升降擋換擋時(shí)間均在0.6 s以內(nèi)，最大沖擊度均未超過7.8 m/s3.

3）搭建純電動(dòng)汽車傳動(dòng)系統(tǒng)試驗(yàn)臺(tái)架，進(jìn)行升降擋試驗(yàn)測試，結(jié)果驗(yàn)證了所設(shè)計(jì)的換擋協(xié)調(diào)控制策略的有效性，升降擋時(shí)間分別為0.6 s和0.8 s，換擋過程中轉(zhuǎn)速變化平滑，無大幅波動(dòng).

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