电控式机械自动变速器换挡策略研究

电控式机械自动变速器(AMT)是目前乘用车自动变速器的主流配置方向,但其存在换挡震荡导致的抖振和异常滑磨情况,并且在切换挡位的过程中有动力中断存在,影响换挡平顺性。为此本文首先进行了换挡过程动力学建模,开展了换挡约束分析工作。其次在MATLAB/Simulink环境下开展了AMT的系统建模和换挡控制策略的相关研究工作,明确了换挡过程中的控制要求,制定了最佳换挡控制律,最后确定仿真条件并添加到AMT整车控制模型中,完成了AMT系统的计算机仿真,对制定好的AMT换挡策略加以验证。     

重型汽车AMT液压换挡执行机构的分析与设计

根据AMT换挡系统的工作特点和使用要求,对同步器换挡力及影响因素进行了分析,提出了液压驱动换挡执行机构的设计要求,开发设计了某重型车辆AMT液压系统及换挡执行机构。根据换挡力和换挡时间等参数,对液压缸的负载、速度、主要参数进行了设计计算,为AMT的换挡执行机构的设计提供了理论依据。     

AMT换挡性能试验台设计与开发

论文分析了换挡时间、选换挡位移、换挡力对AMT换挡性能的影响,并以这三方面为AMT换挡性能的检测指标设计开发了AMT换挡性能试验台及其测控系统。试验台通过电机将动力由变速器输出轴输入,可以模拟车辆稳速行驶时工况,实现了对变速器总成不同工况下的换挡性能测试。试验结果表明,试验台可以检测AMT换挡性能的相关参数,为研制开发、批量生产AMT提供了一定的试验依据。     

电驱动AMT系统磨损分形研究

磨损问题是电驱动无离合器式AMT系统故障的主要原因之一。通过对磨损成因的分析,引入了弹塑性分形理论作为电驱动AMT磨损问题的主要研究方法。根据对换挡性能的影响程度,将AMT磨损分为同步器和拨叉磨损两大类型。对M-B分形接触模型进行了改进,改进后的M-B弹塑性分形接触模型与改进前相比更加准确,一般性较强,并基于此建立了电驱动AMT系统的两类磨损分形预测数学模型,仿真试验研究结果揭示了换挡力、同步时间、换挡车速与两类磨损率间的对应关系。     

基于转速/转矩控制的AMT换挡策略

分析了传统机械自动变速器（AMT）换挡控制策略的局限性,提出基于转速/转矩内外双层的AMT动力传动一体化控制方法,即外层计算出发动机目标转速、转矩和离合器目标位置,内层通过向发动机控制单元（ECU）发送转矩请求来实现AMT的换挡控制。为验证该方法的正确性,利用MATLAB/Simulink建立了全电AMT车辆动力传动一体化控制仿真系统模型,并在dSPACE系统上搭建了变速器控制单元（TCU）快速控制原型进行实车测试。仿真和试验结果都表明,应用双层动力传动一体化控制方法,能够显著改善AMT车辆换挡品质。     

双电机混联构型混动车辆的制动能量回收策略

选择了配备电控机械式自动变速箱（AMT）的双电机混合动力汽车（HEV）作为研究平台，该平台可以部分甚至完全解决AMT不连续传输造成的换挡过程中动力中断问题。建立了HEV系统的简化动力学模型；分析了AMT降挡的过程和优点，提出了基于规则的降挡策略；最后在MATLAB/Simulink环境中进行了仿真测试。结果表明，换挡策略比不换挡策略油耗率降低16.8%。     

基于“虚拟离合器”的混合动力车辆AMT换挡过程控制

自动机械变速器(Automatic mechanical transmission,AMT)是单轴并联混合动力系统中的核心部件,对其换挡过程的快速、精确控制直接决定着混合动力系统的加速性、经济性、使用寿命以及可靠性。一种基于"虚拟离合器"技术的混合动力系统AMT换挡过程控制方法可以充分保证其性能。该方法的五个时序进行详细论述,并分别提出各个阶段的核心控制问题。基于该单轴并联混合动力系统的结构特点,建立以考虑传动系统中驱动轴扭转振动特性的动力学模型,在此基础上,推导出可用于换挡过程控制的机械自动变速器中传递转矩的近似数学模型;通过试验验证该模型可以有效控制变速器传递的转矩,降低摘空挡后变速器输出轴转速的振荡。实车试验表明以变速器传递零转矩为目标的"虚拟离合器"技术可以有效应用于AMT的换挡过程控制。该技术的应用可以实现AMT无离合器操控的换挡过程,能够有效缩短换挡过程动力中断的时间,降低换挡过程车速的振荡,提高AMT系统的换挡品质。     

全电AMT车辆升挡过程中转矩控制与试验研究

介绍了自行研发的全电AMT系统的组成、原理及其动力一体化转矩控制策略。通过分析AMT车辆换挡过程中对发动机、离合器和变速器的综合控制及其对换挡品质的影响,提出了AMT车辆升挡过程中转矩控制策略,并在装有AMT的某轿车上进行了试验。试验结果表明,在升挡过程中采用一体化控制策略,改变发动机点火提前角和断油能够快速调节发动机转矩,有效地提高了全电AMT车辆的换挡品质。     

全电AMT车辆升挡过程中转矩控制与试验研究

介绍了自行研发的全电AMT系统的组成、原理及其动力一体化转矩控制策略.通过分析AMT车辆换挡过程中对发动机、离合器和变速器的综合控制及其对换挡品质的影响,提出了AMT车辆升挡过程中转矩控制策略,并在装有AMT的某轿车上进行了试验.试验结果表明,在升挡过程中采用一体化控制策略,改变发动机点火提前角和断油能够快速调节发动机转矩,有效地提高了全电AMT车辆的换挡品质.     

轻度混合动力AMT系统换挡品质控制

具有固定传动比的机械自动变速器(Automatic manual transmission,AMT)车辆,在换挡过程中,传动比会发生改变,造成离合器主、从动盘产生转速差,会使车辆在换挡过程中不可避免地出现换挡冲击.装备AMT的启动/发电一体化电机(Integrated startergenerator,ISG)型轻度混合动力系统,在换挡过程中,可利用ISG电动机的辅助动力作用,快速控制动力源,提高换档品质.在传统AMT车辆换挡过程分析的基础上,结合轻度混合动力车辆的特点,建立了动力源控制模型,提出了ISG电动机、发动机和离合器联合控制的换挡品质控制策略,在换挡过程中控制动力源转矩和转速,减小了轻度混合动力AMT车辆换挡冲击和动力中断时间.台架试验结果表明,装备AMT的轻度混合动力系统采用所提出的控制策略较传统控制策略能更有效地提高换挡品质.     

回流式无级变速器动力连续转换的控制策略仿真研究

为避免回流式无级变速器在无级与回流工况转换过程中动力中断,以减小对整车冲击度的影响,提出了回流式无级变速器动力连续转换的控制策略。针对转换过程中变速器效率和金属带功率流方向变化对输出转矩的影响,建立了转换过程中离合器接合、分离的动力学模型,确定了离合器扭矩变化率的限定范围。利用MATLAB/Simulink仿真平台,对回流-无级和无级-回流转换过程进行了仿真研究,结果表明:采用回流式无级变速器动力连续转换的控制策略,冲击度控制在5m/s3以内。     

OPTIMAL TORQUE CONTROL STRATEGY FOR PARALLEL HYBRID ELECTRIC VEHICLE WITH AUTOMATIC MECHANICAL TRANSMISSION

In parallel hybrid electrical vehicle (PHEV) equipped with automatic mechanical transmission (AMT), the driving smoothness and the clutch abrasion are the primary considerations for powertrain control during gearshift and clutch operation. To improve these performance indexes of PHEV, a coordinated control system is proposed through the analyzing of HEV powertrain dynamic characteristics. Using the method of minimum principle, the input torque of transmission is optimized to improve the driving smoothness of vehicle. Using the methods of fuzzy logic and fuzzy-PID, the engaging speed of clutch and the throttle opening of engine are manipulated to ensure the smoothness of clutch engagement and reduce the abrasion of clutch friction plates. The motor provides the difference between the required input torque of transmission and the torque transmitted through clutch plates. Results of simulation and experiments show that the proposed control strategy performs better than the contrastive control system, the smoothness of driving and the abrasion of clutch can be improved simultaneously.     

AMT车辆电-电式离合器设计

介绍采用电控电机式执行机构的AMT离合器控制方案。介绍了AMT系统的结构组成及离合器控制原理图、电机式执行机构设计思想和工作原理,给出了电控单元TCU的电机驱动电路和离合器位置检测电路硬件图。     

AMT离合器液压执行机构死区补偿控制研究

AMT离合器液压执行机构的死区现象是一个具有代表性的液压位置控制难题。本文首先针对液压比例系统中存在的死区非线性进行建模,并分析死区对位置伺服控制的影响。为了解决死区对AMT离合器位置控制的影响,提出了一种简单易行的PID补偿控制方法,并通过实车离合器测试结果验证该方法的可行性。     

An investigation of energy efficiency of a wheel loader with automated manual transmission

This paper describes an investigation of energy efficiency by applying an advanced powertrain system in a conventional wheel loader. A conventional powertrain of a wheel loader consists of an engine, torque converter and transmission. A torque converter in a conventional system generally causes a significant amount of energy loss, as determined by analyzing energy flow based on V-pattern working. To prevent energy loss in a torque converter, Automated manual transmission (AMT) was proposed and modeled in this paper as an advanced powertrain. A wheel loader based on AMT does not need to use a torque converter since the single clutch system is used between the engine and transmission with subsystems of engine controller, clutch actuator and controller. A simplified single clutch system and controller were constructed for V-pattern working of a wheel loader. Additionally, a PI-controller was used as a control algorithm for engine speed control to prevent energy loss while the clutch is not engaged. All simulation models have been constructed in the Matlab/ Simulink environment, and simulation studies were conducted by using a simulation model of a wheel loader with a driver model based on V-pattern working. Simulation results of the AMT-based wheel loader were analyzed by comparison with the results of the torque converter-based wheel loader, and the results show that the AMT-based wheel loader is more energy efficient than the conventional wheel loader.     

基于无级变速器的混合动力汽车动态模式切换研究

对基于无级变速器的混合动力系统的结构及其工作模式进行分析,建立了动力学模型。针对伴随发动机启动的混合动力模式切换问题,提出了一种模糊推理与最优控制理论相接合的综合控制策略。首先基于驾驶意图采用模糊控制得到离合器接合时长,然后基于动力学模型采用动态规划得到离合器的最优传递转矩和发动机的最优目标转矩,再根据离合器最优传递转矩利用电机的快速响应性来实时调整电机输出转矩。通过试验对上述模式切换控制策略进行了验证。试验结果表明：该策略能够优化离合器滑摩时间,体现驾驶意图,实现模式切换的平顺性。     

OPTIMAL CONTROL APPLIED IN AUTOMATIC CLUTCH ENGAGEMENTS OF VEHICLES

Start-up working condition is the key to the research of optimal engagement of auomaticclutch for AMT. In order to guarantee an ideal dynamic performance of the clutch engagement, anoptimal controller is designed by considering throttle angle, engine speed, gear ratio, vehicle accelera-tion and road condition. The minimum value principle is also introduced to achieve an optimal dy-namic performance of the nonlinear system compromised in friction plate wear and vehicle drive qual-ity. The optimal trajectory of the clutch engagement can be described in the form of explicit and ana-lytical expressions and characterized by the deterministic and accurate control strategy in stead ofindeterministic and soft control techniques which need thousands of experiments. For validation of thecontroller, test work is carried out for the automated clutch engagements in a commercial car with antraditional mechanical transmission, a hydraulic actuator, a group of sensors and a portable computersystem. It is shown through     

基于模型预测的P2混合动力AMT换挡后离合器结合控制策略

AMT换挡后的离合器结合过程控制好坏对系统冲击有较大的影响,针对P2型单轴并联混合动力汽车离合器的结合过程中,离合器接合阶段离合器尽快接合和冲击度尽可能小这两个控制目标,分析了不同驱动模式下换挡离合器接合阶段动力学过程,设计了基于模型预测控制的离合器接合控制策略,搭建了Amesim-Simulink联合仿真模型对控制策略进行仿真分析,并将模型预测控制的效果与模糊PID控制进行了比较。结果表明,模型预测控制方法虽然会使离合器接合时间在可接受的范围内略微增加,但滑磨功和冲击度会不同程度的减少。其中,冲击度的减少尤为明显,在发动机单独驱动时冲击度减少43%,混合驱动时冲击度减少35%。     

基于主动油门的离合器起步策略研究

分析了目前国内常用的起步策略的基本思想和实现方法,结合AMT自动变速系统中的离合器驱动特点和使用对象,提出了主动油门控制起步策略。该策略减少了驾驶员对油门的控制,实验和应用表明,起步策略比较适用于离合器采用气压驱动的方式。