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基于Cruise的电动公交车用AMT换挡控制与整车性能优化
摘 要： 本文提出一种应用于纯电动公交车的“电机+ 离合器+ 五挡AMT”的传动系布置方案并进行了参数匹配.建立了基于Cruise 的整车性能仿真模型,并与其他传动系配置方案进行对比.结果表明,该方案明显优于其他方案.
关键词：电动公交；传动系统；五挡AMT；离合器控制
1 引言
在电池技术受到制约的情况下,要提高整车的性能,就必须解决动力传动系统的优化问题.为了保证电机大部分时间工作于高效区并保证换挡质量,本文采用“电机＋离合器＋五档AMT”的方案,可以降低电机同步调速的精度要求,并且挡位数增多还能使电机更多地运行于高效区.
2 总体设计
2.1 基本参数设计
电机峰值功率必须同时满足最高车速、最大加速度和0~50km/h 加速时间的要求,且能满足中国公交工况下的车辆功率需求.最高转速可根据最高车速来确定.最大转矩的下限值要满足最大爬坡度的要求.即：
?电池是纯电动汽车唯一动力来源,综合考虑选用磷酸铁锂电池.电池组的容量必须满足电动汽车续驶里程的要求.
由于电动汽车在行驶过程中,应当在低挡位获得较高的启动转矩,高挡位获得较高的行驶速度,因此挡位数的选择原则是尽可能增多挡位数使电机处于动力性和经济性较好的区域运行.综合考虑确定主减速器速比为6.2,AMT 选择綦齿S5-80 型号的变速器.
2.2 控制策略设计原则
传动系统控制策略主要是电机调速控制和离合器控制.电机调速控制是由油门踏板及制动踏板开度,结合车速、车辆加速度等信号控制电机的输出转速与转矩,既要使离合器接合平顺,又要保证换挡时间短.离合器控制包括起步和换挡控制,主要是为了使离合器在起步和换挡过程中的滑磨功和冲击度尽可能小,同时换挡时间尽可能短,提高驾驶舒适性.
3 建模及仿真结果分析
按照电动汽车结构在Cruise 中建立整车模型,如图1.其中,电机和离合器的控制主
要通过Matlab API 和Cruise 联合实现.从驾驶室获取油门开度和车速信号,根据设定的挡位关系并结合当前挡位、离合器输入输出转速和电机当前转速,对电机转速和离合器动作进行控制,确定目标挡位；最后,将挡位信号输送给变速器模块来控制变速器换挡.
3.1 仿真结果
仿真结果显示,该电动汽车行驶时能够达到动力性和经济性指标要求,证明了针对该车型选择的电机和电池都是合理的,传动系的匹配也是正确的.且在换挡时电机转速和转矩能够迅速变化从而使车速平稳变化,达到了换挡前后车速不发生剧烈变化的目的,并且电机效率保持在86.4%~92.9% 之间,保证了换挡时电机工作在高效区.
3.2 仿真结果对比
将相同的电机用于“电机+ 离合器+ 五挡AMT”、“电机直驱”和“电机+ 两挡变速器”三种驱动系统,对仿真结果进行比较,其中两挡变速器的传动比为1.31 和2.588.
将匹配三种系统的电机效率、爬坡度、0~50km/h 加速时间、电池SOC 数据作对比,如图2~5,可以看出“电机+ 离合器+ 五挡AMT”的传动系的电机效率最高,这说明在使用相同电机的情况下该配置方式经济性更好.该系统车辆最大爬坡度和最高车速均远高于其他两种形式,且加速时间最短.从电池的SOC 反映的百公里能耗量图上看,电机直驱的车辆SOC 最高,即能耗最低,AMT系统的车辆能耗最高,但差距较小.这是因为每个传动元件都有一定的机械效率和能量损失,传动系统元件越多,传递效率越低,传递能耗越大.
由以上结果可总结出,“电机+ 离合器+ 五挡AMT”的驱动系统配置方式,在动力性方面远远优于“电机直驱”和“电机+ 两挡变速器”,而在经济性方面虽然略有劣势,但是差距很小.因此综合考虑车辆动力性和经济性两方面的需求,“电机+ 离合器+ 五挡AMT”的传动系配置方式是最合理的,不但能保证最高车速、最大爬坡度和加速时间等动力性要求,能耗也比较低,续驶里程足够满足一般公交的行驶里程需求.
与其他系统进行了对比分析,表明该驱动系统各项性能均能满足动力性和经济性指标要求,且优于其他传动系,说明该动力系统匹配方案和换挡规律设定是合理的.
参考文献：
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[6] L-CRUISE User Guide.
公交车论文范文结:
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