Verschuivende strategie voor twee - snelheid AMT van elektrisch voertuig

Samenvatting: In vergelijking met enkele vaste snelheidsverminderingsversnelling, kan twee-versnellingsbak AMT reducerenquirements voor batterij- en motorprestaties van het volledige voertuigsysteem, maar redelijke ShiftStrategy is vereist om ervoor te zorgen dat aan de vereisten voor voertuigeconomie en stroom kan worden voldaan. Ten eerste analyseert dit papier veranderingen van batterij-, motor- en transmissie -efficiëntie onder de rijconditie met veranderingen van de voertuigsnelheid en de opening van het versnellingspedaal. Om het doel van maximale systemefficiëntie te realiseren, ontwerpt het papier een optimale strategie voor economische shift. Ten tweede, de papieren analyseschanges van de versnelde snelheid onder verschillende verschuivingen met veranderingen van voertuigsnelheid en versnellingspedale opening. Om het doel van maximale systeemefficiëntie te realiseren, ontwerpt het papier een optimaldynamische verschuivingsstrategie. Ten slotte ontwerpt de paper een schakelstrategieschakelaarcontroller, maakt Powerconsumptie van 100 kilometer en versnellingstijd in een uitgebreide prestatie -index, berekent de vraag naar stroomvraag op basis van de fuzzy -theorie en selecteert de overeenkomstige shift -strategie op basis van vraagfactoren. De simulatie- en experimentresultaten tonen aan dat het gemiddelde stroomverbruik van 100 kilometer vergeleken is met de traditionele schriftstrategie met 97% wordt verminderd en theacceleratie is iets slechter met ongeveer 3. 96%. Daarom kan de shift-strategie niet alleen zorgen voor de machtsverhaal van de diver, maar ook de economie verbeteren en voertuiguithoudingsvermogen kilometerstand uitbreiden. Skey Words: Two-Speed ​​AMT; Systeemefficiëntie; fuzzy control; Dynamische vraagfactor; schakelcontroller.

Om de prestatievereisten van de batterij- en aandrijfmotor voor pure elektrische voertuigen te verminderen, worden ze over het algemeen gekoppeld aan automatische uitzendingen met meerdere versnellingen, waarvan twee-snelheid AMT een hot onderzoeksonderwerp is met de voordelen van eenvoudige structuur, lage kosten en Hoge transmissie -efficiëntie.
Om de economie en de kracht van het voertuig in evenwicht te brengen en ervoor te zorgen dat de aandrijfmotor altijd efficiënt werkt, moet een redelijke verschuivingsstrategie voor de twee-versnellingsbak AMT worden ontworpen. Rond dit probleem hebben experts en wetenschappers in binnen- en buitenland veel onderzoek gedaan. Xiao Lijun et al. stelde een geïntegreerde en gecoördineerde besturingsmethode voor, inclusief de aandrijfmotor, met behulp van de PID- en eindige -toestandsschakelregelingsstrategie om de motorsnelheid te reguleren, en de simulatie- en banktestresultaten tonen aan dat de aandrijfmotor deelneemt aan de versnellingsbak en het versnellingsproces is sneller. Liu Fuxiao et al.2 ontwikkelden een strategie voor stroom en economie met de doelstellingen van respectievelijk de kortste versnellingstijd en de hoogste motorefficiëntie, en ontwierp een schakelcontroller op basis van fuzzy theorie. Simulatieresultaten toonden aan dat de methode de economie en de kracht van het voertuig kan waarborgen. Fu Jiangtao et al. Een optimaal energieverbruikmodel opgezet en twee extra kostenfuncties geïntroduceerd om frequent verschuiven te voorkomen. Simulatie- en testresultaten tonen aan dat de strategie het energieverbruik van het voertuig effectief verlaagt over 100 km. Li Congbo et al. stelde een economische modusverschuivingsstrategie voor met lage energie -verlies en ontwikkelde een berekeningsmethode voor het motor van de motorkoppel. Momenteel analyseert de ontwikkeling van de gemeenschappelijke shift -strategie alleen de kenmerken van de schijf Shen -machine en de efficiëntiewijzigingen, of berekent het minimale uitgangskoppel van de huidige aandrijfmotor met als doel minimaal energieverbruik, wat de voertuigeconomie tot een zekerheid verbetert omvang, maar zal de voertuigdynamiek sterk opofferen5-. De efficiëntie van de stroombatterij en de efficiëntie van de transmissie in het pure elektrische voertuigvermogenssysteem zijn ook belangrijke factoren die het bereik van het voertuig beïnvloeden. Tegelijkertijd is de huidige veelgebruikte shift-strategie een off-line versnellingsselectiemethode, die niet dynamisch kan worden aangepast voor verschillende rijomstandigheden. In dit artikel is het efficiëntiemodel van de aandrijfmotor, batterij en transmissie gebouwd om de veranderingen van de systeemefficiëntie onder elke rijconditie te analyseren, en de beste strategie voor economische shift is geformuleerd met het doel van de hoogste systeemefficiëntie. Om de dynamiek van het voertuig te waarborgen, wordt de beste dynamische shift -strategie ontwikkeld met het doel van maximale versnelling. Ten slotte is een power -vraagfactorberekeningsmethode ontworpen op basis van de fuzzy -theorie om te bepalen welke shift -strategie op dit moment voor het voertuig moet worden gebruikt door de Power Demand Factor. De simulatie- en testresultaten tonen aan dat de ontworpen veranderende strategie ervoor kan zorgen dat het voertuig kan voldoen aan de stroomvraag van de bestuurder en ook het bereik van pure elektrische voertuigen kan vergroten.

1 transmissiesysteemstructuur
Deze studie is gebaseerd op een puur elektrisch voertuig uitgerust met een twee-snelheid AMT. Het transmissiesysteem van dit voertuig bestaat uit een stroombatterij, een permanente magneet-synchrone motor, een twee-der AMT en een differentieel, zoals weergegeven in figuur 1. De geïntegreerde aandrijflijn is verantwoordelijk voor het verzenden van bedieningssignalen naar de batterij, motor en twee -Gear AMT, terwijl de elektrische energie wordt overgebracht tussen de batterij en de permanente magneet synchrone motor, en de mechanische energie wordt overgebracht tussen de motor, twee-versnellingen AMT en differentieel.

Omdat de aandrijfmotor een snelle respons heeft, neemt de twee-versnellingen AMT een koppelingloze structuur aan, zoals weergegeven in figuur 2.
2 Shift Strategy Design
2.1 Efficiëntie -analyse van het transmissiesysteem
Bij het formuleren van een strategie voor economische verschuiving moeten de efficiëntieveranderingen van de aandrijflijncomponenten volledig worden overwogen. Omdat de efficiëntie van andere componenten hoog is en niet significant verandert onder elke rijconditie, worden alleen de efficiëntieveranderingen van aandrijfmotor, stroombatterij en transmissie in dit artikel geanalyseerd.

1) Model van de motorefficiëntie -efficiëntie om het permanente magneet -synchrone motormodel op te zetten, heeft voornamelijk 2 methoden, theoretische analyse en experimentele modellering. Theoretische analysemodellering is het vaststellen van de differentiaalvergelijkingen die de motorische kenmerken beschrijven door het kracht en het elektrische principe van elk deel van de permanente magneet synchrone motor te analyseren. Vanwege de complexe elektromagnetische koppelingsrelatie in de motor en sommige parameters zijn echter moeilijk te meten, wordt de experimentele modelleringsmethode gebruikt om de efficiëntieverandering van de aandrijfmotor te analyseren door de snelheid, kracht, koppel en andere gegevens van de motor onder te verzamelen onder Verschillende G-subjectbelastingen, het opzetten van een gegevenstabel die de werkelijke dynamische kenmerken van de motor kan beschrijven en tabel-opzoek en interpolatie kan gebruiken om de efficiëntie van de motor onder verschillende werkomstandigheden te verkrijgen.
Figuur 3 toont het oppervlak van motorefficiëntie NM met motorsnelheid WM en koppel TM

Om de analyse van de motorefficiëntie te vergemakkelijken, wordt figuur 3 geprojecteerd op het motordelatievlak om de contourplot van motorefficiëntie te verkrijgen die wordt getoond in figuur 4. Uit figuur 4 is te zien dat de motorefficiëntie laag is wanneer de motor Snelheid is lager dan 2000R/min en het uitgangskoppel is lager dan 150 N-M. Daarom moet bij het ontwerpen van de verschuivende strategie de aandrijfmotor worden vermeden om in dit interval te werken.

2) Model voor batterijefficiëntie -batterij
IJzerfosfaatkarperbatterij is een veelgebruikte voertuigbatterij en de bedrijfsprestaties worden beïnvloed door temperatuur, terminalspanning, SOC van enkele cellen en andere factoren. Aangezien het werkproces van de batterij een complex chemisch reactieproces is, is het ook moeilijk om een ​​nauwkeurig wiskundig model op te zetten door theoretische analyse. Daarom wordt in dit artikel het efficiëntiemodel van de batterij vastgesteld door experimenten te combineren met numerieke aanpassing.
Aangezien deze studie alleen de oplevingstrategie van zuivere elektrische voertuigen omvat, wordt hier alleen het Model Battery Battery ontladingsefficiëntiemodel vastgesteld. De specifieke methode is als volgt: CKHF-500V500A Intelligente ontlader wordt gebruikt voor de test en de testtemperatuur wordt ingesteld in het bereik van (35 2) C met verwijzing naar de werktemperatuur van de batterij tijdens het normaal rijden van de zuivere elektrische voertuig. Tijdens het rijden van het voertuig, interpreteert de ingebouwde aandrijflijn van de aandrijflijn de rij -intentie van de bestuurder, berekent het koppel om door de motor te worden uitgevoerd en een stroomaanvraag naar het batterijbeheersysteem te sturen. De batterij -efficiëntie en SOC -gegevens worden verzameld bij verschillende ontladingskrachten en passen om de batterijefficiëntiegrafiek te verkrijgen die wordt weergegeven in figuur 5.

3) Model voor transmissie -efficiëntie Het vermogensverlies van de transmissie bestaat voornamelijk uit versnellingspoedverlies, met wrijvingsverlies en olie -karnenverlies. Volgens de specifieke structuur van een twee-snelheid AMT geselecteerd in dit artikel, is de berekeningsformule van elk vermogensverlies als volgt.

Waar: pc voor versnellingspoedverlies; PH voor versnellingsschuifwrijvingsverlies; PR voor versnellingsrollende wrijvingsverlies; F (s) voor onmiddellijke wrijvingsfactor; FN voor de normale belasting van het tandoppervlak; VH (s) voor het weggooien van verliesschuifsnelheid; H voor de dikte van de elastische power oliefilm; VG voor gemiddelde rolsnelheid; B voor versnelling effectieve tandbreedte; β voor versnellingspoelcirkel helixhoek.

Waar: P is het lagerwrijvingsverliesverlies; m is het SKF -model met wrijvingskoppel; n is de lagerrotatiesnelheid

Waar: PJ is de karnen van verliesverlies; Tchurn is het karnende koppel
2.2 De optimale economische verschuivende strategie met een optimale systeemefficiëntie volgens de aandrijfvergelijking van het voertuig, kan het uitgangsvermogen van het voertuig onder rijomstandigheden worden verkregen, zoals weergegeven in vergelijking (4).

En de invoerkracht kan worden uitgedrukt als

Door te combineren met vergelijking (4) (5), kan de efficiëntie van het hele voertuigsysteem worden verkregen als

Waar: ηsys is de totale systeemefficiëntie; μ is de wegenadhesiecoëfficiënt; M is de voertuigmassa; α is de hellinghoek; CD is de luchtweerstandscoëfficiënt; A is het windwaartse gebied; δ is de massa -conversiefactor; v is de voertuigsnelheid; ηm en ηb zijn respectievelijk de motor- en batterijefficiëntie; TM is het motoruitgangskoppel; WM is de hoeksnelheid van de motor.
Zonder de hellingsweerstand te overwegen, kan het worden verkregen uit vergelijking (6) dat de systeemefficiëntie gerelateerd is aan de voertuigsnelheid, versnelling, batterijefficiëntie, motorefficiëntie en andere factoren. Om de hoogste efficiëntie van het voertuigsysteem tijdens het rijproces te garanderen, moet de controller het voertuig regelen bij verschillende opening van het versnellingspedaal en de snelheid om een ​​redelijk versnelling te selecteren om de hoogste efficiëntie van het hele voertuigsysteem te garanderen. Gebaseerd op het voertuigmodel in AVL Cruise en de hierboven gegeven berekeningsmethode, wordt de systeemefficiëntie van 1e en 2e versnellingen met de batterij SOC van 0,9 berekend, zoals weergegeven in figuur 6 & 7.

Combineren van vijgen. 6 en 7 geven Fig. 8, waaruit te zien is dat het systeem altijd het meest efficiënt is voor en na het verschuiven, zolang de verschuiving wordt gedaan op het snijvlak van de twee oppervlakken.

Aangezien de voertuigeconomie het beste is wanneer het systeem het meest efficiënt is, kan de beste economie-opschakingscurve worden verkregen door de kruising van de oppervlakken in figuur 8 te projecteren in het versnellingspedaal dat de snelheid van de opening van het voertuig-voertuigsnelheid, zoals weergegeven in figuur 9.

Door het analyseren van de beste economie -opschakingscurve onder verschillende SOC, kunnen we het beste economie verschuiven oppervlak van zuiver elektrisch voertuig onder verschillende SOC krijgen, zoals weergegeven in figuur 10.

Uit figuur 10 kunnen we zien dat de optimale economische oplevingscurve aanzienlijk verandert wanneer de batterij SOC lager is dan 0,4. De reden is dat de batterijefficiëntie dramatisch afneemt wanneer de batterij SoC te laag is. 2.3 Optimale strategie voor stroomverschuiving
Zonder de hellingsweerstand te overwegen, toont vergelijking (4) aan dat hoe hoger de versnelling van het voertuig, hoe hoger het rijvermogen. Door de relatie te analyseren tussen voertuigversnelling met de opening van het versnellingspedaal en de voertuigsnelheid in verschillende versnellingen, kunnen we de versnellingsverandering in elke versnelling krijgen zoals weergegeven in figuur 11

Om voldoende dynamiek te verkrijgen, is het noodzakelijk om de maximale versnelling voor en na het verschuiven te waarborgen, zoals te zien is in figuur 11: verschuiven op het snijpunt van versnelling en 2e versnellingsversnellingsoppervlakken kunnen zorgen voor de maximale versnelling voor en na het verschuiven. Op basis van het bovenstaande principe kan de beste power upshiftcurve worden verkregen, zoals weergegeven in figuur 12

Evenzo wordt de verandering van de optimale power upshiftcurve met verschillende SOC geanalyseerd zoals getoond in figuur 13. Uit Fig. 13 is te zien dat de verandering van de optimale power upshiftcurve niet duidelijk is met de verandering van SOC.