国产日韩欧美一区二区三区三州_亚洲少妇熟女av_久久久久亚洲av国产精品_波多野结衣网站一区二区_亚洲欧美色片在线91_国产亚洲精品精品国产优播av_日本一区二区三区波多野结衣 _久久国产av不卡

?

微型純電動汽車換擋控制研究

2024-04-10 09:53:22黃恒蘭斌旋
汽車與駕駛維修(維修版) 2024年3期
關(guān)鍵詞:擋位車速整車

黃恒、蘭斌旋

(上汽通用五菱汽車股份有限公司,柳州 545007)

0 引言

汽車電動化是汽車產(chǎn)業(yè)的主要發(fā)展方向之一。由于電動車電機(jī)的特性和發(fā)動機(jī)不同,電動車的動力傳遞方式有所簡化。目前電動車主流的動力傳遞方式有兩種,一種是無離合器的驅(qū)動電機(jī)直連定速比減速器的方式,一種是無離合器的驅(qū)動電機(jī)直連兩擋自動變速器(AMT)的方式。動力傳遞方式的簡化使得電動車換擋系統(tǒng)可進(jìn)一步簡化。合理的電動車換擋系統(tǒng)設(shè)計(jì),不僅為用戶提供良好駕駛體驗(yàn),還可提高行駛可靠性以及提高續(xù)航里程,降低生產(chǎn)成本和維修成本。

目前,眾多學(xué)者和工程師對電動車換擋系統(tǒng)的控制優(yōu)化進(jìn)行大量研究。李陽、肖力軍、吳斌、楊進(jìn)琦和王大方等人,針對兩擋AMT 換擋控制采用PID 控制算法,提出電機(jī)扭矩或轉(zhuǎn)速與換擋協(xié)同控制方案,并應(yīng)用分段控制方法提高算法的適用性。分別通過MATLAB 仿真、臺架測試或?qū)嵻嚋y試,驗(yàn)證所提方案的有效性[1-5]。宋強(qiáng)等對比換擋過程的線性和非線性扭振模型對換擋品質(zhì)的影響,采用PID 算法減少非線性扭振影響,并通過仿真驗(yàn)證方案的有效性[6]。劉永剛等提出基于經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)的自適應(yīng)換擋控制方法改善換擋品質(zhì),并通過MATLAB/Simulink 仿真驗(yàn)證方法的自適應(yīng)能力和魯棒性[7]。許曉通提出行星式兩擋電驅(qū)動系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案,并通過臺架驗(yàn)證方案的可行性和有效性[8]。岳漢奇提出采用后置離合器滑摩輔助換擋的方案改善換擋動力中斷的情況,并通過臺架及實(shí)車測試驗(yàn)證方案的有效性[9]。朱江華等基于AUTOSAR 提出換擋控制器設(shè)計(jì)方案,重點(diǎn)研究擋位位置自學(xué)習(xí)算法和換擋控制邏輯,并通過臺架驗(yàn)證算法的有效性和控制精度[10]。

綜上文獻(xiàn)基本集中在兩擋AMT 傳動方式下?lián)Q擋品質(zhì)的提升。使用兩擋AMT 的傳動方式,是因?yàn)殡妱榆嚢l(fā)展早期電機(jī)性能不足和電機(jī)控制水平不足,在車速寬速域和低速高扭輸出的目標(biāo)下,固定傳動速比會使電機(jī)容易處于低效工況,從而降低整車?yán)m(xù)航里程。但兩擋AMT 的使用會導(dǎo)致兩個擋位切換時產(chǎn)生動力中斷和換擋沖擊,為解決這些問題導(dǎo)致設(shè)計(jì)復(fù)雜,開發(fā)周期加長,標(biāo)定工作量增加。

本文針對微型電動車設(shè)計(jì)一套基于驅(qū)動電機(jī)直連定速比減速器傳動方式的換擋系統(tǒng)方案,并基于失效保護(hù)的思想設(shè)計(jì)換擋切換開環(huán)控制算法。通過MATLAB/simulink 搭建仿真環(huán)境,該方案驗(yàn)證了換擋控制算法的有效性。

1 換擋系統(tǒng)方案

電動車驅(qū)動電機(jī)的選型和整車質(zhì)量、最高車速、傳動效率等參數(shù)相關(guān)[11]。整車質(zhì)量越大,車速速域越寬,對電機(jī)的性能要求越高。在綜合電機(jī)當(dāng)前水平和價格因素選擇后,結(jié)果往往是實(shí)車電機(jī)容易處于低效工況或低速動力不足。而對于微型電動車,最高目標(biāo)車速為100 km/h,整車質(zhì)量比一般A 級及以上的電動車大幅降低。因此微型電動車在電機(jī)選型上滿足各項(xiàng)目標(biāo)參數(shù)的同時,也較好地避免頻繁出現(xiàn)低效工況。因而,微型電動車使用定速比減速器的傳動方式即可滿足使用要求。

本文研究的微型電動車換擋系統(tǒng)如圖1 所示。傳動系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)為,驅(qū)動電機(jī)直連定速比減速器,無離合器無同步器。其優(yōu)勢在于傳動效率高,無多擋位的換擋沖擊,零部件少,成本低,降低維修保養(yǎng)難度。

圖1 微型電動換擋系統(tǒng)

系統(tǒng)架構(gòu)上,取消換擋控制器,換擋控制邏輯集成到整車控制器中,在整車控制器基于模型(Model-Based)的模塊化開發(fā)方法下,換擋控制策略整合成整車控制器軟件的模塊之一即可。換擋桿上的位置傳感器通過硬線連接整車控制器,由整車控制器直接檢測駕駛員的換擋操作。整車控制器根據(jù)駕駛員的操作及車輛整體狀況計(jì)算擋位,而后根據(jù)擋位和加速踏板開度等條件計(jì)算需求扭矩,通過CAN 通信發(fā)送給電機(jī)控制器(MCU)。MCU 通過逆變器控制電機(jī)完成扭矩輸出的保持或變化,實(shí)現(xiàn)動力輸出的平穩(wěn)性、變化及時性和平順性。換擋不再導(dǎo)致動力中斷,動力輸出和換擋功能解耦,無需協(xié)同控制。P 擋機(jī)構(gòu)安裝在減速器上,P擋電機(jī)的控制也集成到整車控制器中,整合到換擋模塊中。

電子換擋器進(jìn)一步簡化,設(shè)計(jì)為擋桿非固定式,即每次駕駛員操作換擋后換擋桿會自動回到中間Home 位置。換擋器擋位結(jié)構(gòu)如圖2 所示,換擋器換擋桿有效操作位置共4 個。R 位置對應(yīng)換進(jìn)R 檔的操作,即換擋桿往前推兩格。N 位置對應(yīng)換進(jìn)N 擋的操作,即擋桿往前或往后推一格。D/E 位置對應(yīng)換進(jìn)D 擋或E 擋的操作,即擋桿往后推兩格。每次操作換擋松手后,擋桿自動回位至H(Home 鍵)位置。特別地,進(jìn)入P 擋的操作為按下?lián)Q擋機(jī)構(gòu)上的P 擋按鈕。結(jié)構(gòu)上,P 擋按鈕與換擋桿分離。

圖2 換擋器操作位置及換擋切換邏輯

換擋系統(tǒng)的擋位結(jié)果包含P、R、N、D 和E 共5 個擋,操作與換擋機(jī)構(gòu)上的擋位指示相對應(yīng),簡單明了。在進(jìn)入P 擋的整車條件滿足下,從其他非P 擋位換進(jìn)目標(biāo)擋位P 擋,都需要按P 按鈕。在進(jìn)入R/N/D 擋的整車條件滿足下,從其他擋位換進(jìn)目標(biāo)擋位R/N/D 擋,需要操作換擋桿到對應(yīng)操作位置。特別地,只有當(dāng)前擋位為D 擋時,操作換擋桿到D/E 位置,才能進(jìn)入E 擋。如當(dāng)前擋位為非D 擋(包含E 擋),操作換擋桿到D/E 位置,控制器將判定進(jìn)入D 擋。如此設(shè)計(jì)是為了簡化進(jìn)入經(jīng)濟(jì)模式E 擋的開關(guān)及控制線路,進(jìn)一步降低成本。

2 換擋控制策略

換擋控制為整車重要的功能之一,若出現(xiàn)擋位非預(yù)期切換情況或在不允許換擋的故障狀態(tài)下?lián)跷蛔儞Q,會帶來安全風(fēng)險。因此基于失效保護(hù)的思想設(shè)計(jì)換擋控制邏輯。失效保護(hù)思想的核心為基于控制模塊,系統(tǒng)外的所有輸入信號都要檢測是否異常,并根據(jù)異??赡軐?dǎo)致的風(fēng)險進(jìn)行預(yù)防處理,以避免受交互的控制器或零部件的故障影響。在此換擋系統(tǒng)中,需要監(jiān)測換擋桿傳感器的故障狀態(tài)和P 擋電機(jī)的故障及角度狀態(tài)。

換擋桿傳感器故障分兩類:第一類是斷線等導(dǎo)致不能檢測換擋操作的故障,該故障不會導(dǎo)致嚴(yán)重危險,無需對擋位或動力輸出進(jìn)行處理,僅需發(fā)出告警信息;第二類是短接等導(dǎo)致誤報換擋動作的故障,該故障會引起車輛非預(yù)期作動,可能導(dǎo)致嚴(yán)重危險,需進(jìn)行處理。設(shè)計(jì)上,通過使用開關(guān)電路檢測換擋桿是否離開Home 位置,來綜合判定換擋桿正確作動,降低第二類故障的概率。P 擋電機(jī)故障和角度狀態(tài),影響的是P 擋實(shí)際位置判定。錯誤的P 擋位置信息會導(dǎo)致鎖止插銷和減速器的損壞,或出現(xiàn)溜車等風(fēng)險。設(shè)計(jì)上,將該類故障綜合到P 擋的判定邏輯中。

基于上述設(shè)計(jì),R、N、D、E 擋的控制已無需監(jiān)測實(shí)際擋桿位置,使控制邏輯得到簡化。而P 擋有鎖止插銷的作動,仍需要考慮機(jī)構(gòu)實(shí)際位置的情況,即監(jiān)測鎖止插銷的位置,避免未成功解鎖時允許動力輸出或未成功鎖止時傳遞駐車信息給駕駛員。換擋邏輯控制流程如圖3 所示。非P 擋的擋位互相切換的控制根據(jù)換擋及剎車等駕駛員操作、車速、整車可走行等車輛狀態(tài)和系統(tǒng)故障狀態(tài)來綜合判定,P 擋和其他擋位的互相切換邏輯則需增加P 擋插銷位置等系統(tǒng)狀態(tài)的考慮。

圖3 換擋控制流程

對于非P 擋的擋位切換,如當(dāng)前擋位為D 擋,控制器檢測到換擋桿進(jìn)R 擋操作,同時實(shí)時監(jiān)測當(dāng)前是否有擋桿位置傳感器等換擋故障,如無故障,則換R 擋操作有效。控制器持續(xù)檢測整車故障,如無高壓下電故障、驅(qū)動故障等,且車速低于一定的正閾值,則判定整車滿足換進(jìn)R 擋的條件??刂破鲃t將當(dāng)前擋位從D 擋切換為目標(biāo)擋位R 擋。車速閾值的設(shè)定是為了滿足使用便利性的同時保護(hù)傳動機(jī)構(gòu),降低扭矩輸出換向帶來的沖擊磨損。車速正表示向前,負(fù)表示向后。如從其他擋位換至前進(jìn)擋D 擋,則車速閾值需大于一定的負(fù)閾值。其他的R 擋、N 擋、D 擋和E 擋的相互切換同理。

對于涉及P 擋的擋位切換,如從P 擋切換至非P 擋,控制器檢測換擋桿進(jìn)行目標(biāo)擋位操作??刂破鳈z測當(dāng)前是否有換擋桿位置傳感器等換擋故障,如無故障,則換擋操作有效??刂破鞒掷m(xù)檢測整車故障,如無高壓下電故障、驅(qū)動故障等,且制動踏板被踩下,則判定整車滿足退出P 擋換進(jìn)目標(biāo)擋位的條件??刂破魍ㄟ^P 擋電機(jī)控制鎖止插銷退出P 擋。如P 擋插銷位置傳感器無故障且檢測到P 擋插銷已解除鎖止,則控制器將當(dāng)前擋位P 擋切換為目標(biāo)擋位。制動踏板條件要求是為了使退出P 擋需要踩制動和換擋桿操作兩個動作,降低僅誤觸換擋桿帶來的非駕駛意圖退出P 擋的風(fēng)險。對于從非P 擋切換至P 擋,控制器檢測P 擋按鈕被按下,判定過程和退出P 擋同理,只是不需要踩制動踏板的操作,而增加車速閾值限制。

對換擋控制策略采用模塊化設(shè)計(jì),包括操作輸入處理模塊、故障判斷模塊、整車狀態(tài)模塊、擋位判定模塊,并使用MATLAB/Simulink 軟件搭建換擋控制模型。

3 換擋控制策略仿真驗(yàn)證

基于MATLAB/Simulink 平臺,利用信號創(chuàng)建模塊聯(lián)合換擋控制simulink 模塊進(jìn)行仿真測試。使用遍歷法對不同整車條件和不同故障狀態(tài)下?lián)Q擋操作的測試用例進(jìn)行梳理,并導(dǎo)入信號創(chuàng)建模塊。其中無故障狀態(tài)的擋位P/R/N/D/E 遍歷成功輪切仿真結(jié)果如圖4 所示,上半部分為換擋預(yù)期擋位TargetRange,下半部分為換擋模型判定輸出擋位stShiftRange。根據(jù)仿真結(jié)果,換擋控制策略可以實(shí)現(xiàn)預(yù)期控制結(jié)果,能滿足整車換擋功能要求。

圖4 擋位遍歷輪切仿真

4 結(jié)束語

針對微型電動車,本文提出了基于驅(qū)動電機(jī)直連定速比減速器的傳動方式換擋控制系統(tǒng)方案和控制策略。使用MATLAB/Simulink 搭建換擋控制模型,并通過仿真測試驗(yàn)證了控制策略的有效性。方案實(shí)用性強(qiáng),可應(yīng)用于各類微型電動車,并且隨著未來電機(jī)性能和控制的水平提升會有更強(qiáng)的適用性。

該方案減少零部件的使用,簡化系統(tǒng)復(fù)雜度,減少應(yīng)用成本及售后維護(hù)成本。同時,方案簡化控制架構(gòu),無需設(shè)計(jì)和標(biāo)定擋位自學(xué)習(xí)算法,無需進(jìn)行換擋和電機(jī)轉(zhuǎn)速、扭矩的協(xié)同控制來解決換擋動力中斷、換擋沖擊、換擋時間長等問題,降低開發(fā)難度,減少開發(fā)周期。

猜你喜歡
擋位車速整車
北京現(xiàn)代名圖為何行駛中偶爾沒有擋位顯示
北京現(xiàn)代名圖行駛中偶爾沒有擋位顯示
基于六自由度解耦分析的整車懸置設(shè)計(jì)
2012款奔馳R300車修改最高車速限制
現(xiàn)代名圖偶爾無擋位顯示
北京現(xiàn)代途勝車車速表不工作
雷克薩斯ES350車在各行駛擋位均不走車
兩車直角碰撞車速計(jì)算方法及應(yīng)用
整車低頻加速噪聲研究及改進(jìn)
HFF6127G03EV純電動客車整車開發(fā)
德阳市| 兖州市| 焦作市| 凤阳县| 句容市| SHOW| 岳池县| 富平县| 福安市| 桦南县| 棋牌| 梅河口市| 西畴县| 怀化市| 无为县| 南召县| 巍山| 博客| 东山县| 息烽县| 孟连| 伊宁市| 台湾省| 邹平县| 郁南县| 云安县| 云浮市| 江西省| 南投市| 三台县| 丹东市| 叶城县| 伊宁县| 九江市| 陇南市| 措勤县| 滨州市| 洪雅县| 芷江| 农安县| 会泽县|