电动汽车双挡自动无缝变速器的仿真建模与控制

电动汽车双挡自动无缝变速器的仿真建模与控制

变速器的主要作用是传递动力与控制转速。主要对电动汽车双挡自动无缝变速器的仿真建模与控制进行了说明。该变速器通过两级行星齿轮组和2个机械制动装置实现换挡。换挡过程中，通过控制电动机与嵌入制动器的输入功率来提供持续的动力。通过对行星齿轮系功率和运动方程以及机械装置自由体简图的分析，建立该装置的动态模型。通过建立在Matlab/Simulink基础上的仿真模型研究其性能。其控制算法是受双离合变速器（DCT）的2个主要控制阶段（扭矩阶段和惯性阶段）启发而来的。PID控制器的输入输出反馈线性化控制技术用于扭矩阶段，同时，最佳的MIMO H1控制器用于惯性阶段。仿真结果表明，使用控制算法的换挡过程是一个平稳的过程，在输出转矩和转速过程中没有额外的振荡。

手自一体变速器与双离合变速器一个显著的不同在于，其变速时传动系统先断开再重新与动力系统连接，减少了乘员的舒适度并且降低了同步器的寿命。然而，在双离合变速器中动力则一直是通过离合器表面传递。给出了一种适用于电动汽车的双挡自动变速器。这种装置在功能上类似于双离合自动变速器，但结构不同。该变速器主要由一个带有一般齿环和太阳轮的双级行星齿轮箱组成，齿环与太阳轮的节圆直径比在输入侧与输出侧是不同的，这使得其具有2个不同的传动比。变速器中有2个摩擦制动器用于控制功率流，保证换挡过程快速且平稳。同时，这2个摩擦制动器控制着齿圈和太阳轮的转速。

给出了一个双挡自动变速器的动态分析模型。基于升挡时的控制算法设计了控制器，并通过Matlab/Simulink对其进行了验证。仿真结果表明，换挡时输出转矩在90Nm左右不超过10%的范围内波动，几乎可以忽略不计。所述变速器的2个嵌入式制动器不仅保证无缝换挡，还能减少发动机与驱动系同步所需的时间。显然，获得升挡控制算法的方法同样适用于降挡，主要区别在于惯性阶段与转矩阶段的顺序。

Mir Saman Rahimi Mousavi. 2014 American Control Conference(ACC)Portland,Oregon,USA,June 4-6,2014.

编译：王祥