基于P2构型的混合动力汽车电机启动发动机过程协调控制

本文以采用P2混合动力构型,搭载双离合自动变速器(DCT)的混合动力传动系统为研究对象,对纯电动驱动模式切换至发动机驱动模式的过程建立其动力学模型并进行分析。针对在纯电动行进过程中启动发动机时,因电机驱动扭矩变化引起车轮端驱动扭矩剧烈变化导致冲击的问题,通过控制DCT离合器滑摩来减小整车冲击,进一步提出了基于模糊PID算法的DCT离合器压力控制策略和动力源扭矩协调控制策略。最后通过实车试验验证,结果表明本文所提出的控制策略能有效提高模式切换过程中车辆的平顺性。     

离合器-离合器式自动变速器动力降档过程控制

动力降档是实现车辆快速提速、超车等的有效技术途径。在保证换档品质的前提下,实现动力降档,不仅需要自动变速器进行精确的离合器油压控制,而且需要发动机进行有效的转矩协调控制。针对由DEUTZ BF4M1013涡轮增压单体泵柴油机和Allison S2000离合器-离合器换档式液力自动变速器组成的动力传动系统,基于Lagrange方程建立换档过程的动力学模型,通过对降档过程各个阶段的详细分析,得到动力降档过程结合离合器和分离离合器的搭接控制时序以及控制油压的变化规律,制定基于涡轮轴转速闭环的发动机协调控制策略,在台架上进行试验验证。试验结果表明,动力降档过程的时间小于1 s,冲击度小于10 m/s3。制定的控制策略不仅实现了动力降档,而且保证了换档品质,能够进行工程实际应用。     

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。     

DCT变速四驱HEV混动至纯电动模式切换优化控制

双离合自动变速器（Dual clutch transmission,DCT）变速四轮分布式驱动混合动力汽车（Hybrid electric vehicle,HEV）直线行驶非紧急制动停车时,车辆常由发动机参与的前轮混合驱动模式切换至后轮轮毂电机纯电驱动模式,以提高整车能量转化效率。但该模式切换过程伴随着驱动转矩的前后轴转换和轴荷的前后转移,既涉及多动力源的转矩协调控制,也与车辆纵向动力学状态有关。若控制不当,常引起较大的车辆纵向冲击。针对DCT变速四驱HEV直线行驶工况混合动力至纯电动模式切换过程,基于5自由度车辆纵向动力学模型,利用ISG电机和轮毂电机转矩/转速快速响应的优势以补偿发动机转矩响应滞后以及离合器转矩波动,提出并开发了动力前后端多阶段切换过程模型预测优化控制策略。离线仿真及硬件在环试验结果表明,所开发的直线行驶工况模式切换模型预测控制策略不仅能较柔顺地完成动力由前轴向后轴的平滑过渡,将整车纵向冲击度限制在5 m/s³以内,而且也对整车参数摄动和传感器量测噪声具有较好的鲁棒抑制作用。     

干式DCT变速HEV换档过程鲁棒优化控制

针对双离合器自动变速器(Dual clutch transmission,DCT)变速弱混合动力轿车,考虑到起动发电一体化电机(Integrated starter and generator,ISG)转矩响应特性较快、转速/转矩控制精度高等特点,对其介入到换档过程时不同动力源输出转矩和离合器传递转矩协调鲁棒控制问题进行研究。建立体现DCT换档切换过程阶段差异性的动力学模型;考虑转矩相的离合器执行机构的响应能力和惯性相的模型不确定性和外界干扰(转速量测噪声和发动机转矩响应滞后),优化决策了动力源合成转矩;在需求转矩切换阶段,切换发动机转矩至驾驶员需求水平并退出ISG电机;基于系统效率最优对动力源合成转矩进行分配。基于Simulink的仿真试验表明所提出的换档控制策略能有效协调控制动力源转矩,并对模型不确定性和干扰有较强的抑制能力。为进一步验证策略进行的动态台架试验表明,所设计的转矩协调控制策略有效地解决了DCT换档过程中ISG电机、发动机以及双离合器之间的实时转矩协调控制问题,使其具有较好的换档品质。     

基于液压控制双离合器动力传动系统振动研究

针对双离合器动力传动系统振动问题,建立双离合器动力传动系统动力学和液压控制系统模型,对动力传动系统中发动机和离合器瞬态变化进行控制,研究了发动机、离合器振动及液压控制系统稳定性。研究结果表明,发动机在传递动力时,会产生振动和瞬时速度冲击,经过双离合器输出力矩比较稳定,在惯性阶段离合器的速度比最后转矩振荡阶段波动明显,液压控制系统控制精度较高,动力传动系统振动比较小。     

基于模糊自适应滑模方法的混联式混合动力客车模式切换协调控制

在混联式混合动力汽车纯电动至并联驱动模式切换过程中,由于发动机、电动机及离合器瞬态特性的影响,可能导致动力系统输出转矩的突变从而使车辆产生较大的纵向冲击。以混联式混合动力客车为研究对象,考虑发动机和电动机瞬态响应特性的显著不同,针对离合器在结合过程中的运行状态,以提高驾驶性能为目标设计出混合动力客车纯电动至并联驱动模式切换协调控制策略。协调控制采用模糊自适应滑模方法,其中模糊自适应系统用于估计系统参数不确定性引起的偏差以及发动机实际输出转矩与目标转矩的偏差,估计出的偏差值用于调整滑模控制器的控制量,从而提高控制系统的控制精度和鲁棒性。通过仿真及实车试验验证控制策略的有效性。结果表明,设计的控制策略在模式切换过程中满足驾驶员动力需求的前提下使动力系统输出转矩的波动范围和最大冲击度分别下降85%和78%,从而显著提高了混合动力客车的驾驶性能。     

机电式CVT混合动力系统工况过渡控制

针对搭载机电式无级自动变速(Electric-mechanic continuously variable transmission,EMCVT)混合动力传动系统结构,采用枚举法分析了系统工作模式,将系统模式切换过渡工况归纳为发动机介入传动系统和退出传动系统两种情况。分别制定了两种情况下的控制逻辑和各阶段的控制目标,提出了发动机、电机、EMCVT和离合器综合协调控制的过渡工况控制策略。根据系统结构,建立了各关键部件的动力学模型,在MATLAB/SIMULINK仿真平台上,搭建了系统过渡工况控制仿真模型,分别针对发动机介入传动系统和退出传动系统两种情况进行了仿真。仿真结果表明,采用所提出的控制策略能大大降低系统冲击,提高模式切换品质,为机电控制CVT的应用提供理论参考。     

混合动力汽车由纯电动工况起动发动机特性研究

针对CVT混合动力汽车机电动力耦合系统,划分出工作模式区域,研究了驱动工况下的扭矩管理。为满足整车平顺性要求,结合发动机的动力性和经济性,研究了各工作模式切换过程中机电动力耦合系统控制策略以及发动机与电机之间的动力协调控制算法。进行了整车动力学建模与仿真分析,并采用台架试验进行验证。结果表明,在单电机、CVT式混合动力系统中,采用所制定的扭矩协调控制策略,能有效的降低模式切换过程中的扭矩波动,提高模式切换的品质,实现混合动力汽车各模式切换的平稳控制。     

机电式CVT插电式混合动力系统模式切换控制

通过对机电控制无级自动变速器(CVT)结构的分析,提出插电式混合动力车辆搭载机电控制CVT的传动方案。根据传动方案,分析了系统的主要工作模式;根据系统结构,建立了系统动力学模型。在此基础上提出了模式切换过程中基于CVT速比控制的模式切换策略。在MATLAB/Simu-link仿真平台上,搭建了系统模式切换控制仿真模型,并进行了纯电动/混合驱动模式切换仿真。仿真结果表明,采用所提出的控制策略与传统切换方式相比,能大大降低系统冲击,提高模式切换品质。研究结果可为机电控制CVT的应用提供理论参考。     

磁流变离合器传递的转矩分析

基于Bingham模型描述磁流变液随外加磁场变化的流变特性,介绍磁流变离合器的原理,分析磁场强度对转矩的 影响,建立转矩的计算公式,为磁流变离合器的设计提供理论依据。     

关键结构参数对弹簧离合器传扭性能影响分析

弹簧离合器具有结构简单、传递功率密度大的特点,但目前对其传扭失效特征尚不明晰。采用有限元数值计算方法,建立了2000 kW弹簧离合器模型;重点研究了弹簧离合器的变截面弹簧间隙及其激发圈厚度等关键结构参数对离合器传扭性能的影响;分析了不同结构参数下弹簧内外圈应力以及弹簧离合器的传扭失效特征;实验测试了弹簧激发圈厚度较小时离合器传扭性能,验证了其打滑失效特征。研究表明:较大的弹簧间隙会降低弹簧离合器传递扭矩能力,导致其打滑失效;适当减小弹簧间隙,可提高传递扭矩能力,使应力分布更合理;减小弹簧激发圈厚度,激发扭矩减小,易导致弹簧离合器打滑。弹簧离合器传扭性能的研究,为弹簧离合器的优化设计提供了依据。     

干式离合器接合同步冲击的分析

为提高干式离合器的起步接合品质,建立了2自由度干式离合器传动系统动力学模型,对起步接合时干式离合器的同步冲击进行了分析。理论分析及实验验证结果表明,干式离合器同步冲击的大小取决于同步前摩擦扭矩与发动机扭矩、负载扭矩的关系。与发动机扭矩和负载扭矩相比,当同步前的摩擦扭矩过大时,会导致同步冲击增大。在离合器接合同步前,根据发动机扭矩和负载扭矩的大小适当减小摩擦扭矩可以有效降低干式离合器接合时的同步冲击。     

Control of gear shifts in dual clutch transmission powertrains

To achieve the best possible responses during shifting in dual clutch transmissions it is commonplace to integrate clutch and engine control, while the clutch is used to match speeds between the engine and wheels via reduction gears, poor engine control can lead to extended engagement times and rough/harsh shift transients. This paper proposes a method for combined speed and torque control of vehicle powertrains with dual clutch transmissions for both the engine and clutches. The vehicle powertrain is modelled as a simple four degree of freedom system with reduction gears and two clutches. Including a detailed clutch hydraulic model, comprising of the direct acting solenoids and clutch piston with the hydraulic fluid modelled as a compressible fluid. Powertrain control is realised through control of clutch solenoids and manipulation of the engine throttle input. Sensitivity study of clutch performance evaluating inaccurate torque estimation demonstrated variance in the response of the hydraulic system, with an indicative simulation of poor estimation resulting in increased powertrain vibration during and after shifting. Simulations are conducted to demonstrate the capacity for this method of engine and clutch control to further reduce shift transients developed in dual clutch transmission powertrains. The obtained results also show that the adoption of torque based control techniques for both the clutch and engine, which makes use of the estimated target clutch torque, significantly improves the powertrain response as a result of reduction in the lockup discontinuities.     

Clutch torque formulation and calibration for dry dual clutch transmissions

This paper focuses on the clutch torque formulation and calibration for dry dual clutch transmissions (DCT). The correlation on the theoretical clutch torque and control parameters is established based on constant friction power and clutch actuator kinematics. An algorithm based on powertrain dynamics is proposed for the calculation of clutch torque during vehicle launch and shift operations. This algorithm uses wheel speed sensor data as input and is capable of determining the clutch torque while both clutches are slipping, thus provides a reliable correlation between clutch torque during real time operations and clutch actuator control variables. The accuracy of the proposed algorithm has been validated by torque measurement in prototype testing on prove ground.     

圆盘式MRF离合器的研究

磁流变液离合器是一种利用磁流变液剪切应力来进行离合的一种装置，它传递的力矩随外加磁场的变化迅速变化。本文在理论上给出了盘式磁流变液离合器的设计方法，推出了磁流变液离合器传递力矩的方程，得出了盘式磁流变液离合器中磁流变液体积、厚度等的计算公式。为盘式磁流变液离合器的设计奠定了理论基础。     

基于LQR的HMT模式切换品质优化研究

为改善液压机械传动装置(Hydro-Mechanical Transmission,HMT)模式切换品质,提出了一种基于LQR的HMT模式切换品质分阶段优化方法.建立了HMT模式切换过程动力学模型,综合考虑冲击度和滑摩功指标,在转矩切换阶段,运用线性二次型最优控制(Linear Quadratic Regulator,...     

分形特征在湿式离合器磨合状态预测中的运用

针对湿式离合器试验过程中磨合状态的预测问题,提出利用摩擦转矩信号分形特征来预测和评价磨合状态的新方法.首先,分别阐述了摩擦转矩信号盒子维数和关联维数的计算方法;然后,在湿式离合器试验台上提取了磨合试验的摩擦转矩信号,并对信号进行了自相似性分析;最后,应用盒子维数和关联维数分别对摩擦转矩信号进行了分形研究.分析结果表明:盒子维数和关联维数都能定量描述试验过程中摩擦转矩信号的分形特征,随着磨合次数的增加,摩擦转矩信号的盒子维数和关联维数的波动范围都逐渐减小,并且最终收敛于较小的波动范围.因此,利用试验中摩擦转矩信号的分形特征能够在不开箱条件下定量地预测和评价湿式离合器的磨合状态.     

润滑油温度对铜基湿式离合器摩擦转矩的影响

润滑油的温度变化会改变自身黏度,从而影响摩擦元件的润滑和接触状态,对离合器的动力响应产生显著影响,因此需要研究润滑油温度对湿式离合器摩擦转矩特性的影响。考虑离合器的流体润滑、粗糙接触、动力响应和热量传导,建立一个多物理场耦合的热力学模型;根据润滑油与离合器之间的换热特性,采用集总参数法得到离合器的平均温升。离合器台架试验验证所建立数值模型的准确性。结果表明在离合器的接合过程中,摩擦转矩的变化可分为三个阶段,即接合准备阶段A、缓慢变化阶段B和指数增长阶段C。润滑油温度主要影响阶段B的摩擦转矩。在阶段B早期,润滑油温度越高,黏性转矩越小,接触转矩越大。随后,润滑油温度的升高减缓黏性转矩的下降趋势,促进接触转矩的增加,从而促进摩擦转矩增长率的增加。为了保证离合器在阶段B的摩擦稳定性,最佳的润滑油温度范围为80~100℃。     

Torque determination for a cylindrical magnetic clutch

A method is proposed for determining the torque of a cylindrical magnetic clutch with highly coercive permanent magnets. The possibility of increasing the torque by adjusting the width of the magnets in the outer half-coupling of a standard clutch is considered.