用于电动汽车的无缝切换双制动变速器研究



用于电动汽车的无缝切换双制动变速器研究

对于汽车动力传动系统，变速器是一个很关键的因素，影响着汽车的燃油效率和动力性能。提出了用于电动汽车的新式无缝切换双制动变速器，研究了其动力学模型、控制器设计和试验验证。如图1所示，该变速器包含一个两级行星齿轮组，用来控制动力传递。齿轮组由普通太阳轮、普通齿圈及两个制动器组成。利用转矩平衡和虚工原理，得到装配了该变速器的电动汽车动力传动系统的动力学模型。然后，利用Pontryagin庞特利雅金最小值原理设计了一个最优换挡控制器。在换挡过程中，该控制器保持传动系统输出速度和输出扭矩不变，减少换挡时间和制动导致的能量耗散。因为由最小法则提供的最佳控制策略是开环的，所以设计了一个反推控制器，其基于最优控制输入提供稳定反馈。采用SimDriveLine动力传动建模工具在Matlab/Simulink软件中进行建模。仿真和试验结果表明，该变速器可以实现平稳的换挡，且不引发输出速度和扭矩的过度波动。

图1　变速器结构爆炸图

在麦克吉尔大学的智能机械中心按如下3个阶段做了进一步研究：①设计一个H∞鲁棒控制器来消除扰动和噪声，并考虑到系统建模和执行器建模中的不确定因素；②为了提高换挡质量对制动扭矩进行估计；③将变速器安装到有扭矩传感器的车上，分析采用反推控制器的该变速器性能

M.S. Rahimi Mousavi et al. Mechanism and Machine Theory 94（2015）96-118.

编译：汪涛