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清华大学学报(自然科学版)  2020, Vol. 60 Issue (2): 101-108    DOI: 10.16511/j.cnki.qhdxxb.2019.22.032
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电动汽车无同步器变速器换挡过程主动对齿控制
田丰1, 王立军1,2, 隋立起1, 曾远帆1, 周星月3, 田光宇1
1. 清华大学 汽车安全与节能国家重点实验室, 北京 100084;
2. 宜宾丰川动力科技有限公司, 宜宾 644600;
3. 中国空间技术研究院 北京卫星制造厂有限公司, 北京 100080
Active synchronizing control of transmission shifting without a synchronizer for electric vehicles
TIAN Feng1, WANG Lijun1,2, SUI Liqi1, ZENG Yuanfan1, ZHOU Xingyue3, TIAN Guangyu1
1. State Key Laboratory of Automotive Safety and Energy, Tsinghua University, Beijing 100084, China;
2. Yibin Fengchuan Power Technology Co., Ltd., Yibin 644600, China;
3. Beijing Spacecrafts, China Academy of Space Technology, Beijing 100080, China
全文: PDF(9917 KB)  
输出: BibTeX | EndNote (RIS)      
摘要 无同步器电机-变速器直连系统在电动汽车应用中具有传动效率高、结构紧凑、制造成本低的优点,但是在变速器换挡过程中,接合套和接合齿圈的同步过程缓慢,甚至存在打齿或无法换挡的情况。该文通过对驱动电机转矩的主动控制,实现接合套与接合齿圈之间相对转速和相对转角的"零转速差"和"零转角差"双目标跟踪控制。为了避免驱动电机主动同步控制过程中由于频繁在驱动与制动象限内切换造成的齿间敲击,提出了以驱动电机工作象限切换次数最少为目标的最优转矩主动对齿控制算法。实车测试表明:主动对齿控制算法能够实现快速、平稳换挡,并将换挡过程的动力中断时间缩短到300 ms内。
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田丰
王立军
隋立起
曾远帆
周星月
田光宇
关键词 电动汽车电机-变速器直连系统机械式自动变速器主动对齿控制同步器    
Abstract:Motor coupled mechanical transmissions without synchronizers for electric vehicle applications have high transmission efficiencies, compact structures and low manufacturing costs. However, the synchronization of the sleeve to the ring gear is slow and can produce shift shock and failure. Active control of the driving motor torque is used here to provide "zero speed difference" and "zero angle difference" tracking control of the relative speed and angle between the ring gear and the sleeve. An optimal torque synchronizing control algorithm is used to avoid gear striking caused by frequent switching between the motor drive and the brake quadrants during the active synchronizing control using minimum working quadrant switching of the motor. Vehicle tests show that the active synchronizing control algorithm provides fast, stable shifting and shortens the power interruption time of the shifting process to less than 300 ms.
Key wordselectric vehicle    motor-transmission coupled system    automatic mechanical transmission    active synchronizing control    synchronizer
收稿日期: 2019-04-08      出版日期: 2020-01-15
基金资助:田光宇,教授,E-mail:tian_gy@tsinghua.edu.cn
引用本文:   
田丰, 王立军, 隋立起, 曾远帆, 周星月, 田光宇. 电动汽车无同步器变速器换挡过程主动对齿控制[J]. 清华大学学报(自然科学版), 2020, 60(2): 101-108.
TIAN Feng, WANG Lijun, SUI Liqi, ZENG Yuanfan, ZHOU Xingyue, TIAN Guangyu. Active synchronizing control of transmission shifting without a synchronizer for electric vehicles. Journal of Tsinghua University(Science and Technology), 2020, 60(2): 101-108.
链接本文:  
http://jst.tsinghuajournals.com/CN/10.16511/j.cnki.qhdxxb.2019.22.032  或          http://jst.tsinghuajournals.com/CN/Y2020/V60/I2/101
  表1 测试车辆改装变速器后动力系统参数
  图1 (网络版彩图)电机 变速器直连系统结构图
  图2 无同步器机械式变速器实物图
  图3 接合套与接合齿圈接合过程
  图4 最优转矩切换控制程序流程
  图5 (网络版彩图)主动对齿控制过程
  图6 (网络版彩图)测试车辆动力系统
  图7 换挡测试车辆和道路
  图8 (网络版彩图)测试时接合套与接合 齿圈速度历程
  图9 (网络版彩图)实车测试升挡控制历程
  图1 0 (网络版彩图)实车测试降挡控制历程
[1] HE H W, LIU Z T, ZHU L M, et al. Dynamic coordinated shifting control of automated mechanical transmissions without a clutch in a plug-in hybrid electric vehicle[J]. Energies, 2012, 5(8):3094-3109.
[2] LEE H D, SUL S K, CHO H S, et al. Advanced gear-shifting and clutching strategy for a parallel-hybrid vehicle[J]. IEEE Industry Applications Magazine, 2000, 6(6):26-32.
[3] STUBBS P W R. The development of a Perbury traction transmission for motor car applications[J]. Journal of Mechanical Design, 1981, 103(1):29-40.
[4] MASDING P W, BUMBY J R, HERRON N. A microprocessor controlled gearbox for use in electric and hybrid-electric vehicles[J]. Transactions of the Institute of Measurement and Control, 1988, 10(4):177-186.
[5] RESELE P E, BITSCHE O. Advanced fully automatic two-speed transmission for electric automobiles[R]. Warrendale, USA:SAE International, 1995:951885.
[6] YU C H, TSENG C Y, WANG C P. Smooth gear-change control for EV clutchless automatic manual transmission[C]//Proceedings of 2012 IEEE/ASME International Conference on Advanced Intelligent Mechatronics (AIM). Kachsiung, China, 2012:971-976.
[7] YU C H, TSENG C Y. Research on gear-change control technology for the clutchless automatic-manual transmission of an electric vehicle[J]. Proceedings of the Institution of Mechanical Engineers, Part D:Journal of Automobile Engineering, 2013, 227(10):1446-1458.
[8] YU C H, TSENG C Y, LIN S Y. Development of a clutchless automatic manual transmission system for electric vehicle[C]//The Proceedings of EVS-25 International Battery, Hybrid and Fuel Cell Electric Vehicle Symposium. Shenzhen, China, 2010.
[9] REINHOLDS M, ANDREASSON S. Dynamic gear shifting of an automated manual transmission[R/OL]//CODEN:LUTEDX/TEIE, 2013.[2019-02-23]. http://lup.lub.lu.se/student-papers/record/4537097.
[10] FALCONE F J, BURNS J, NELSON D J. Closed loop transaxle synchronization control design:No. 2010-01-0817[R]. Warrendale, USA:SAE International, 2010.
[11] YU H L, XI J Q, ZHANG F Q, et al. Research on gear shifting process without disengaging clutch for a parallel hybrid electric vehicle equipped with AMT[J]. Mathematical Problems in Engineering, 2014, 2014:985652.
[12] 陈红旭, 田光宇. 电机-变速器直连系统换挡过程建模及仿真[J]. 清华大学学报(自然科学版), 2016, 56(2):144-151. CHEN H X, TIAN G Y. Modeling and simulation of gear shifting in clutchless coupled motor-transmission system[J]. Journal of Tsinghua University (Science and Technology), 2016, 56(2):144-151.(in Chinese)
[13] JEON J M, KIM D W, KIM H S, et al. An analysis of network based control system using CAN (controller area network) protocol[C]//The Proceeding of the 2001 IEEE International Conference on Robotics & Automation. Seoul, Republic of Korea, 2001.
[14] TINDELL K, BURNS A, WELLINGS A J. Calculating controller area network (CAN) message response times[J]. Control Engineering Practice, 1995, 3(8):1163-1169.
[15] WU H, ZHU Y, TIAN G, et al. An improved CAN protocol implemented in a fuel cell vehicle[C]//Proceedings of the 20th Electric Vehicle Symposium. Long Beach, USA:EVS Press, 2003.
[16] 李佳, 朱元, 田光宇. CAN与TTCAN通信延迟时间的分析[J]. 清华大学学报(自然科学版), 2006, 46(2):261-265. LI J, ZHU Y, TIAN G Y. Response time analysis for CAN and TTCAN communications[J]. Journal of Tsinghua University (Science and Technology), 2006, 46(2):261-265.(in Chinese)
[1] 杨扬, 张天雨, 朱宇婷, 姚恩建. 考虑建设时序和动态需求的城际公路充电设施优化布局[J]. 清华大学学报(自然科学版), 2022, 62(7): 1163-1177,1219.
[2] 仇斌, 梁宏毅, 董国华, 应梓浩, 刘亚辉. 国内外燃料电池汽车商业化示范运营评价方法对比[J]. 清华大学学报(自然科学版), 2022, 62(3): 427-437.
[3] 王靖瑶, 郑华青, 郭景华, 罗禹贡. 通信延迟下智能电动汽车队列分布式自适应鲁棒控制[J]. 清华大学学报(自然科学版), 2021, 61(9): 889-897.
[4] 隋立起, 田丰, 李波, 曾远帆, 田光宇, 陈红旭. 考虑齿轮耦合振动的换挡过程非线性动力学分析[J]. 清华大学学报(自然科学版), 2020, 60(2): 109-116.
[5] 曾远帆, 陈红旭, 王立军, 田光宇, 周伟波. 无同步器的电机-变速器直连系统换挡过程建模与控制[J]. 清华大学学报(自然科学版), 2020, 60(11): 910-919.
[6] 台玉琢, 宋健, 卢正弘, 方圣楠, Nguyen Truong Sinh. 基于最优轨迹的两挡无动力中断变速器控制方法[J]. 清华大学学报(自然科学版), 2018, 58(4): 417-423.
[7] 张书玮, 冯桂璇, 樊月珍, 万爽, 罗禹贡. 基于信息交互的大规模电动汽车充电路径规划[J]. 清华大学学报(自然科学版), 2018, 58(3): 279-285.
[8] 谢海明, 林成涛, 刘涛, 田光宇, 黄勇. 增程式城市客车能量的分段跟踪优化方法[J]. 清华大学学报(自然科学版), 2017, 57(5): 476-482.
[9] NGUYEN Truong Sinh, 宋健, 方圣楠, 宋海军, 台玉琢, 李飞. 电动汽车动力保持型机械式自动两挡变速器仿真与试验[J]. 清华大学学报(自然科学版), 2017, 57(10): 1106-1113.
[10] 方圣楠, 宋健, 宋海军, 台玉琢, TRUONG Sinh Nguyen. 基于最优控制理论的电动汽车机械式自动变速器换档控制[J]. 清华大学学报(自然科学版), 2016, 56(6): 580-586.
[11] 李海霞, 张嵘, 韩丰田. 感应同步器测角系统误差测试及补偿[J]. 清华大学学报(自然科学版), 2016, 56(6): 611-616.
[12] 陈红旭, 田光宇. 电机-变速器直连系统换挡过程建模及仿真[J]. 清华大学学报(自然科学版), 2016, 56(2): 144-151.
[13] 张雷, 于良耀, 宋健, 张永生, 魏文若. 电动汽车再生制动与液压制动防抱协调控制[J]. 清华大学学报(自然科学版), 2016, 56(2): 152-159.
[14] 潘宁, 于良耀, 宋健. 考虑舒适性的电动汽车制动意图分类与识别方法[J]. 清华大学学报(自然科学版), 2016, 56(10): 1097-1103.
[15] 罗剑,罗禹贡,褚文博,张书玮,李克强. 分布式电动车制/驱动力协调行驶稳定性控制[J]. 清华大学学报(自然科学版), 2014, 54(6): 729-733.
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