Skiftande strategi för två hastighets -amt av elektriskt fordon

Sammanfattning: Jämfört med enstaka reduktionsutrustning med fast hastighetsförhållanden kan två-växlad AMT minska kvistar för batteri och motorprestanda för det kompletta fordonssystemet, men rimlig skiftstyrning krävs för att säkerställa att kraven i fordonsekonomi och kraft kan uppfyllas. För det första analyserar papper förändringar av batteri-, motor- och transmissionseffektivitet under körkonditionering med förändringar av fordonshastighet och acceleratorpedalöppning. För att förverkliga målet med maximal systemeffektivitet utformar papperet en optimal ekonomisk förändringsstrategi. För det andra analyserar papperet den accelererade hastigheten under olika skift med förändringar av fordonets hastighet och acceleratorpedalöppning. För att förverkliga målet med maximal systemeffektivitet utformar papperet en optimalDynamic Shift -strategi. Slutligen utformar papperet en skiftstrategiomkopplare, utgör kraftförbrukning på 100 kilometer och accelerationstid till omfattande prestandaindex, beräknar effektbehovsfaktorer baserat på den fuzzy teorin och väljer motsvarande skiftstrategi baserat på Power -efterfrågan. Simulerings- och experimentresultaten visar att jämfört med TraditionalShift -strategin reduceras den genomsnittliga kraftförbrukningen på 100 kilometer med 9. 97% och Theacceleration är något sämre med cirka 3. 96%. Därför kan skiftstrategin inte bara säkerställa Thedrives maktbehov, utan också förbättra ekonomin och utöka fordonsuthållighetens körsträcka. Key-ord: två-växlad AMT; systemeffektivitet; fuzzy kontroll; Dynamisk efterfrågan faktor; omkopplingskontroller.

För att minska prestandakraven för batteriet och köra motor för rena elektriska fordon matchas de i allmänhet med automatiska växlingar med flera växlar, varav två-växlad AMT är ett hett forskningsämne med fördelarna med enkel struktur, låg kostnad och Hög överföringseffektivitet.
För att balansera fordonets ekonomi och kraft och för att säkerställa att drivmotorn alltid fungerar effektivt måste en rimlig skiftstrategi för två-växel AMT utformas. Runt detta problem har experter och forskare hemma och utomlands bedrivit mycket forskning. Xiao Lijun et al. föreslog en integrerad och koordinerad kontrollmetod inklusive drivmotorn, med hjälp av PID och ändlig tillståndsomkopplingsstrategi för att reglera motorhastigheten, och simulerings- och bänkprovresultaten visar att drivmotorn deltar i växelväxlingen och växelförskjutningsprocessen är snabbare. Liu Fuxiao et al.2 utvecklade en kraft- och ekonomiförskjutningsstrategi med målen för kortaste accelerationstid respektive högsta drivmotoriska effektivitet och utformade en växlingskontroll baserad på fuzzy teori. Simuleringsresultat visade att metoden kan säkerställa fordonets ekonomi och kraft. Fu Jiangtao et al. etablerade en optimal energikonsumtionsmodell och introducerade ytterligare två kostnadsfunktioner för att förhindra ofta förskjutning. Simulerings- och testresultaten visar att strategin effektivt minskar fordonets energiförbrukning över 100 km. Li Congbo et al. föreslog en ekonomisk lägesskiftstrategi med låg energiförlust och utvecklade en beräkningsmetod för drivmotormoment. För närvarande analyserar utvecklingen av gemensam skiftstrategi endast egenskaperna hos Drive Shen -maskinen och dess effektivitetsförändringar, eller beräknar minsta utgångsmoment för den nuvarande drivmotorn med målet om minsta energiförbrukning, vilket förbättrar fordonsekonomin till en viss viss omfattning, men kommer att offra fordonets dynamik5-. Effektiviteten hos kraftbatteriet och transmissionens effektivitet i det rena elektriska fordonets kraftsystem är också viktiga faktorer som påverkar fordonets räckvidd. Samtidigt är den nuvarande allmänt använda skiftstrategin en metod för val av växlar som inte kan justeras dynamiskt för olika körförhållanden. I detta dokument byggs effektivitetsmodellen för drivmotorn, batteriet och växellådan för att analysera förändringarna i systemeffektiviteten under varje körtillstånd, och den bästa ekonomiska förändringsstrategin formuleras med målet för den högsta systemeffektiviteten. För att säkerställa fordonets dynamik utvecklas den bästa dynamikskiftstrategin med målet om maximal acceleration. Slutligen är en beräkningsmetod för efterfrågan faktor utformad baserad på den fuzzy teorin för att bestämma vilken skiftstrategi som ska användas för fordonet vid denna tidpunkt av kraftbehovsfaktorn. Simulerings- och testresultaten visar att den designade skiftstrategin kan säkerställa att fordonet kan möta förarens kraftbehov och också öka utbudet av rena elfordon.

1 transmissionssystemstruktur
Denna studie är baserad på ett rent elektriskt fordon utrustat med en två-växlad AMT. Överföringssystemet för detta fordon består av ett kraftbatteri, en permanent magnet synkronmotor, en två-växel AMT och en differential, som visas i figur 1. Den integrerade styrenheten är ansvarig för att överföra styrsignaler till batteriet, motoren och två -Gear AMT, medan den elektriska energin överförs mellan batteriet och den permanenta magneten synkronmotor, och den mekaniska energin överförs mellan motorn, två-växel AMT och differential.

Eftersom drivmotorn har ett snabbt svar, antar två-växel AMT en kopplingslös struktur, som visas i figur 2.
2 Skiftstrategidesign
2.1 Överföringssystemeffektivitetsanalys
Vid formulering av en ekonomisk förändringsstrategi måste effektivitetsförändringarna av drivlinjekomponenterna övervägas fullt ut. Eftersom effektiviteten hos andra komponenter är hög och inte förändras signifikant under varje körtillstånd, analyseras endast effektivitetsförändringarna av drivmotor, kraftbatteri och växellåda i detta papper.

1) Drivmotoreffektivitetsmodell för att fastställa den permanenta magnetens synkronmotormodell har huvudsakligen två metoder, teoretisk analys och experimentell modellering. Teoretisk analysmodellering är att fastställa de differentiella ekvationerna som beskriver de motoriska egenskaperna genom att analysera kraften och den elektriska principen för varje del av den permanenta magnetens synkronmotor. På grund av det komplexa elektromagnetiska kopplingsförhållandet inuti motorn och vissa parametrar är svåra att mäta, används den experimentella modelleringsmetoden för att analysera effektivitetsförändringen av drivmotorn genom att samla hastighet, kraft, vridmoment och andra data för motorn under motorn Olika G-subjektbelastningar, etablera en datatabell som kan beskriva motorns faktiska dynamiska egenskaper och använda tabelluppslag och interpolering för att erhålla motorns effektivitet under olika arbetsförhållanden.
Figur 3 visar ytan på motoreffektiviteten NM med motorhastighet WM och vridmoment TM

För att underlätta analysen av motoreffektiviteten projiceras figur 3 på det motoriska vridmomentplanet för att erhålla konturplottet för motoreffektivitet som visas i figur 4. Det kan ses från fig. 4 att motoreffektiviteten är låg när motorn Hastigheten är under 2000r/min och utgångsmomentet är under 150N-M. Därför bör drivmotorn vid utformningen av den skiftande strategin undvikas att arbeta i detta intervall.

2) Power Battery Efficiency Model
Järnfosfatkarpbatteri är ett allmänt använt fordonsströmbatteri, och dess driftsprestanda påverkas av temperatur, terminalspänning, enstaka cell SOC och andra faktorer. Eftersom batteriets arbetsprocess är en komplex kemisk reaktionsprocess är det också svårt att skapa en exakt matematisk modell genom teoretisk analys. Därför upprättas batteriets effektivitetsmodell genom att kombinera experiment med numerisk montering.
Eftersom denna studie endast involverar Upshift -strategin för rena elektriska fordon, är endast effektivitetsmodellen för kraftbatteri som är inrättad här. Den specifika metoden är som följer: CKHF-500V500A Intelligent urladdare används för testet, och testtemperaturen är inställd i intervallet (35 2) C med hänvisning till batteriets arbetstemperatur under den normala körningen av den rena elektriska elektriska fordon. Under körningen av fordonet kommer drivlinjens integrerade styrenhet att tolka förarens kör avsikt, beräkna vridmomentet som ska matas ut av motorn och skicka en kraftbegäran till batterihanteringssystemet. Batterieffektiviteten och SOC -data samlas in vid olika urladdningskrafter och passar för att erhålla batterivärmen graf som visas i figur 5.

3) Överföringseffektivitetsmodellen Effektförlusten av växellådan består huvudsakligen av växelförlust, med friktionskraftförlust och oljeförlust. Enligt den specifika strukturen för en två-växlad AMT som valts i detta dokument är beräkningsformeln för varje effektförlust som följer.

Var: PC för växellåda för växellåda; PH för växel för glidning av friktion av friktion; PR för växande friktionskraftförlust; f (s) för omedelbar friktionsfaktor; FN för tandytan normal belastning; VH (er) för att meshing ut förlust av glidande hastighet; h för elastisk kraftoljefilmtjocklek; VG för genomsnittlig rullningshastighet; B för växel effektiv tandbredd; ß för växelindexering Cirkelhelixvinkel.

Var: P är lagerfriktionsförlustkraften; M är SKF -modellen som bär friktionsmomentet; N är lagerrotationshastigheten

Var: PJ är den krossande förlustkraften; Tchurn är det krossande vridmomentet
2.2 Den optimala ekonomiska förändringsstrategin med optimal systemeffektivitet Enligt fordonets körekvation kan fordonets utgångseffekt under körförhållanden erhållas, såsom visas i ekvation (4).

Och ingångseffekten kan uttryckas som

Genom att kombinera med ekvation (4) (5) kan effektiviteten för hela fordonssystemet erhållas som

Var: ηsys är den totala systemeffektiviteten; μ är vägadhesionskoefficienten; m är fordonsmassan; a är rampvinkeln; CD är luftmotståndskoefficienten; A är Windward -området; 5 är massomvandlingsfaktorn; v är fordonets hastighet; ηm respektive ηb är motoriska respektive batterieffektivitet; TM är motorutgångsmomentet; WM är den motoriska vinkelhastigheten.
Utan att beakta rampmotståndet kan det erhållas från ekvation (6) att systemeffektiviteten är relaterad till fordonets hastighet, acceleration, batteriviktlighet, motoreffektivitet och andra faktorer. För att säkerställa fordonssystemets högsta effektivitet under körprocessen måste styrenheten styra fordonet vid olika acceleratorpedalöppningar och hastighet för att välja en rimlig växel för att säkerställa den högsta effektiviteten i hela fordonssystemet. Baserat på fordonsmodellen i AVL Cruise och beräkningsmetoden som anges ovan beräknas systemeffektiviteten för 1: a och 2: a växlar med batteri SOC på 0,9 respektive, såsom visas i figur 6 och 7.

Kombinera fikon. 6 och 7 ger fig. 8, från vilket det kan ses att systemet alltid är mest effektivt före och efter växling, så länge växlingen görs i skärningspunkten mellan de två ytorna.

Eftersom fordonsekonomin är bäst när systemet är mest effektivt kan den bästa ekonomiska uppväxlingskurvan erhållas genom att projicera skärningspunkten mellan ytorna i figur 8 i accelerationspedalens öppnings-fordonshastighetsplan, såsom visas i figur 9.

Genom att analysera den bästa ekonomiska uppväxlingskurvan under olika SOC kan vi få den bästa ekonomiförskjutningsytan på rent elektriska fordon under olika SOC, som visas i figur 10.

Från figur 10 kan vi se att den optimala ekonomiska uppväxlingskurvan förändras avsevärt när Battery SoC är under 0,4. Anledningen är att batteriets effektivitet minskar dramatiskt när batteri SOC är för låg. 2.3 Optimal kraftförskjutningsstrategi
Utan att beakta rampmotståndet visar ekvation (4) att ju högre accelerationen av fordonet, desto högre drivkraft. Analysera förhållandet mellan fordonsacceleration med acceleratorpedalöppningen och fordonshastigheten i olika växlar, kan vi få accelerationsförändringen i varje växel som visas i figur 11

För att få tillräcklig dynamik är det nödvändigt att säkerställa den maximala accelerationen före och efter skiftning, vilket framgår av figur 11: Skiftning vid skärningspunkten mellan växeln och 2: a växelaccelerationsytorna kan säkerställa maximal acceleration före och efter växling. Baserat på ovanstående princip kan den bästa effektförskjutningskurvan erhållas, som visas i figur 12

På liknande sätt analyseras förändringen av den optimala effektförskjutningskurvan med olika SOC som visas i figur 13. Från fig. 13 kan man se att förändringen av den optimala effektförskjutningskurvan inte är uppenbar med förändringen av SOC.