纯电动汽车两挡AMT换挡执行机构位置控制及换挡策略研究.pdf

摘要

目前，全球能源结构深刻变革、技术进步等多方面因素共同促使新能源汽车飞

速发展。其中，纯电动汽车因为结构简单、能源利用效率高等优点受到人们的重

视。与传统燃油车的发动机相比，驱动电机具有较宽的高效转速区，需要装备多挡

自动变速器来调节电机工作在高功率区，提高能量利用效率。

本文以搭载两挡AMT变速器的纯电动汽车为研究对象，针对变速器研究中换

挡过程控制以及换挡规律设计两个主要研究方向开展研究。通过提高变速器换挡执

行机构的控制精度和响应时间，解决换挡时间长、换挡顿挫和换挡质量差的问题；

并针对两挡变速器的换挡规律进行优化设计，以降低纯电动汽车在模拟驾驶条件下

的能量消耗为目标，提高纯电动汽车的经济性。

第一，根据车辆参数，基于Matlab/Simulink对整车的关键部件进行建模，主要

包括电机模型、电池模型、驾驶员模型、AMT及换挡控制模型和整车纵向动力学模

型。并针对换挡过程的控制问题，对换挡执行机构进行了分析与建模。

第二，针对两挡变速器换挡过程中换挡顿挫和动力中断问题，本文设计了基于

有限时间自适应反步控制算法的AMT换挡执行机构位置控制策略。针对包含换挡

电机和滚珠丝杠的换挡执行机构受控模型，在传统反步自适应控制的基础上，引入

有限时间控制理论。通过变形虚拟控制函数来提高系统的收敛速度和响应时间，减

少车辆换挡过程的顿挫感，提高换挡质量。

第三，针对纯电动汽车经济性换挡规律的设计问题，本文建立了基于动态规划

的经济性换挡策略。首先通过等加速踏板开度法进行传统两参数经济性换挡方法设

计，然后运用动态规划算法对WLTC、CLTC-P两个车辆循环工况进行最优换挡点的

计算，并集成两种工况最优换挡点，通过线性拟合的方式提取可在实车上使用的两

参数经济性换挡策略。

第四，对本文所设计的换挡执行机构位置控制策略和两种经济性换挡策略进行

仿真分析。首先在Matlab/Simulink环境下，通过搭建换挡执行机构模型和整车纵向

动力学模型分析所设计方案的有效性。仿真结果表明，改进的反步自适应控制算法

具有较小的响应时间和超调量，控制精度较高；基于动态规划的两参数经济性换挡

规律的能量消耗降低，经济性更好。

最后，根据搭建的AMT综合试验台进行了AMT换挡过程控制试验。平台试验

结果表明，本文所设计的换挡过程控制策略，具有较短的响应时间和较高的控制精

度，对提高车辆的换挡质量有积极作用。

关键词：纯电动汽车；两挡AMT；换挡控制策略；自适应控制；经济性换挡规律

ABSTRACT

Atpresent,theprofoundchangesintheglobalenergystructure,technological

progressandotherfactorsjointlypromotetherapiddevelopmentofnewenergyvehicles.

Amongthem,pureelectricvehiclesbecauseofthesimplestructure,highenergyefficiency

advantagesbypeoplesattention.Incontrasttotheengineinaconventionalfuel-powered

vehicle,theelectricdrivemotorfeaturesabroaderhigh-efficiencyspeedrange.To

optimizeenergyutilizationefficiency,itnecessitatestheincorporationofamulti-gear

automatictransmissionsystem,whichregulatesthemotorsoperationwithinthehigh-

powerzone.

Thisthesisfocusesonapure