纯电动客车三挡行星传动自动变速系统关键技术研究

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随着雾霾、温室效应等环境问题的日益严峻,汽车工业的发展面临着前所未有的考验。石油资源的日益紧缺,使得人们迫切需要新的汽车驱动方式来替代传统内燃机驱动。电动汽车具有能量利用率高、来源多样化和环境友好等特点,成为了理想的汽车替代动力来源,是未来汽车工业的发展方向。电驱动技术在大功率商用车上的应用拥有广阔的前景,这对电驱动系统的牵引能力提出了更高的需求。对于直驱型式的纯电动汽车,实现这个目标只能通过提高驱动电机的额定功率与额定转矩的方式。而自动变速技术在纯电动汽车上的应用,大大降低了对驱动电机的性能需求,同时提高了动力性能与能量效率。在传统内燃机汽车上广泛应用的行星自动变速系统,由于其具有可靠的工作性能和优秀的换挡品质,在纯电动汽车变速系统上依然具有极高的应用价值。本文结合国际合作、吉林省重大科技攻关专项“纯电动客车机械式自动变速系统开发”项目,以纯电动客车为目标车型,开展了行星变速系统在应用于纯电动客车时所需要的关键理论和技术的研究,内容包括以下几个方面:1)纯电动客车动力系统的参数匹配。根据给定的整车参数和动力性指标,通过汽车行驶动力学分析,对动力系统进行元件选型和参数匹配。然后比较各种变速方案的优劣点,确定行星变速系统为纯电动客车的变速方案,并确定了挡位数和速比范围。2)行星变速系统的原理开发与功能验算。根据参数匹配结果,设计行星排结构型式与换挡控制逻辑。使用杠杆法分析行星传动系统的变速原理和各档工作状态,并合理匹配其液压系统。通过得到的机械系统与液压系统的设计参数对离合器转矩传递能力进行验算。然后使用CATIA软件对行星变速器进行三维建模,据此计算变速器各个元件的转动惯量,并进一步得到各档位状态下变速器的当量转动惯量。3)整车动力系统建模与仿真。根据之前匹配和计算得到的系统参数,基于Simulink软件中的Simdriveline工具箱对纯电动客车动力系统进行建模,包括电机输出模型、整车动力学模型、行星变速器模型和控制器模型等。然后对模型进行仿真,验证之前的设计参数能否满足纯电动客车的动力性需求。4)电驱动动力总成换挡控制策略。提出了电驱动动力系统的换挡控制原理,即变速器的输出功率应时刻满足驾驶员通过加速踏板表达出的功率需求。在此基础上引申出了电驱动动力系统的换挡点控制策略和换挡过程控制策略,分析了其原理和实现方法。
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