【摘 要】
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本文主要实现前后双电机驱动的纯电动汽车在低速行驶时单电机驱动和高速行驶时双电机驱动的控制策略,针对该控制策略设计出电动齿轮式自动离合器,该离合器能按照驾驶员意图实现接合和分离,达到纯电动汽车四驱行驶模式和两驱行驶模式转换的目的,论文的主要内容如下:（1）利用离合器的接合和分离动作,实现前电机动力的输出和中断的控制原理,提出电动齿轮式自动离合器执行机构和控制策略的设计方案,考虑到车辆的平顺性、舒适性
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本文主要实现前后双电机驱动的纯电动汽车在低速行驶时单电机驱动和高速行驶时双电机驱动的控制策略,针对该控制策略设计出电动齿轮式自动离合器,该离合器能按照驾驶员意图实现接合和分离,达到纯电动汽车四驱行驶模式和两驱行驶模式转换的目的,论文的主要内容如下:（1）利用离合器的接合和分离动作,实现前电机动力的输出和中断的控制原理,提出电动齿轮式自动离合器执行机构和控制策略的设计方案,考虑到车辆的平顺性、舒适性和安全性,提出电动齿轮式自动离合器的接合和分离成功率要达到100%、接合时间和分离时间都小于0.7s、冲击扭矩小于200Nm的设计要求;针对于该设计要求和考虑到车况复杂和车内磁场干扰较多,对离合器执行机构中的控制电机提出设计要求,为选择合适的电机,进一步分析步进电机和直流电机的优缺点;对比市场上现有的离合器执行机构,对电动齿轮式自动离合器提出新的设计方案和基于市场上的离合器执行机构做出结构优化,提出减速增扭机构、无锁止拨叉轴机构、将曲线运动转换为直线运动的凸轮轴（换挡鼓）机构。（2）为使离合器按照要求到达目标位置,使用方波控制方法控制离合器执行机构中电机正转和反转,实现离合器的接合和分离;通过控制占空比大小控制电机转速的快慢,为了解决接合和分离动作速度一直不变会导致离合器执行机构容易损坏的问题,提出基于离合器执行机构电机转速“慢-快-慢”的控制策略来动态调整PID参数,实现动态占空比的输出;为保护离合器执行机构能够安全接合,添加约束条件,设计出离合器位置自学习控制策略和转速差控制策略,当离合器运动位置和行程正确及驱动电机转速和车轮轴端转速的转速差小于100rpm,才可以执行接合动作;为减小冲击扭矩和缩短接合时间,提出快接合控制策略,可节省接合时间150ms以上。（3）单板试验用来验证离合器执行机构中的控制电机使用方波控制的可行性,实验结果表明离合器控制电机可根据改变霍尔换相的顺序改变电机转动的方向,利用不同的占空比实现转速的变化,证明了方波控制方法的可行性;基于台架试验验证控制策略稳定性和执行机构可靠性,试验结果表明离合器执行接合和分离动作成功率为100%,且执行过程中未出现离合器执行机构损坏的现象,证明了自学习控制策略和转速差控制策略的有效性;利用台架模拟不同的加速踏板位置,在加速过程中进行接合和分离,其接合时间和分离时间都小于0.7s,冲击扭矩最大191Nm,证明了快接合控制策略和离合器执行机构控制电机“慢-快-慢”控制策略的有效性;整车试验中其接合和分离时间、冲击扭矩和接合和分离成功率与台架试验结果基本一致,证明了电动齿轮式自动离合器在复杂工况和磁场环境下依旧可以稳定工作,也证明了电动齿轮式自动离合器执行机构的可靠性和控制策略的可行性及电动齿轮式自动离合器达到了设计要求。
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