電動汽車用無離合器AMT的換擋控制策略優化

李景蒲

摘要：眾所周知，電動汽車已經成為未來汽車行業的一個重要發展方向，以清潔能源為基礎的電動汽車將會逐步占據更大的汽車市場，成為汽車市場中的核心角色。無論是對于燃油汽車還是電動汽車來說，無離合器AMT換擋控制操作質量都會在很大程度上對汽車的動力性能、舒適程度、動力系統壽命以及安全性能等等產生至關重要的影響作用。本文將針對電動汽車用無離合器AMT的換擋控制策略優化進行深入的分析和探究。

關鍵詞：電動汽車;無離合器;AMT;換擋控制;優化策略

0 ?引言

伴隨著社會經濟的向前發展以及科學技術的不斷創新與進步，汽車的出現以及更新換代讓人類的生活變得更加方便和快速，但是，燃油汽車所產生的環境污染以及資源短缺等問題也不得不引起大眾的廣泛關注。在這樣的大背景下，電動汽車應運而生，其所具備的零排放、零污染的優點讓其更適合于當今社會的發展需求。縱觀當前各大汽車公司的電動汽車研發以及推廣銷售工作，會分為兩級減速，這樣做的目的是為了更好地滿足電動汽車在經濟性和動力性方面的要求，電動汽車對于驅動電機的要求是非常高的，因此，這也使得電動汽車的成本也是比較高的。以下是筆者結合自己多年相關工作經驗，就此相關議題提出自己的幾點看法和建議。

1 ?關于電動汽車無離合器AMT系統的簡要介紹

我們都知道，傳統的燃油汽車動力是內燃機，內燃機在轉速和轉矩的控制方面并沒有達到比較高的精度，因此，其必須要借助離合器來實現更高的精度。燃油汽車的換擋過程是：首先切斷動力，然后換擋機構選定方位，最后閉合離合器恢復動力輸出。而今天筆者要講述的電動汽車無離合器AMT變速驅動系統則是借助驅動電機的快速跟蹤響應，在換擋的過程中實現驅動輸入軸和輸出軸轉速的同步，進而實現更高品質換擋過程，其對于傳統燃油汽車的換擋過程而言是一個質的跨越。

2 ?電動汽車無離合器AMT系統存在的價值和意義分析

電動汽車中采用AMT系統擁有著非常重要的價值和意義，其不僅很好地滿足了電動汽車加速以及爬坡方面的能力需求，而且其在滿足最高車速需求的同時還有效提升了電驅動系統的實際運轉效率，這就大大提升了電動汽車的續駛里程，電動汽車也可以跑更遠的路程了。

目前，我國普遍使用的電動汽車AMT系統主要包括換擋過程和換擋規律兩方面的研究工作。在之前較長的一段時間內，我國對于電動汽車AMT系統的研究工作都集中在了換擋規律方面，諸如多參數換擋或者雙參數換擋，其在實際換擋過程的研究還是比較少的，而針對電動式無離合器AMT系統換擋過程更是非常少，可是在影響電動汽車換擋品質的諸多因素中，換擋過程卻是其中非常重要的一項影響因素。所以，我們必須要進一步加強對AMT系統在更多方面的研究和研發力度，尋找到更優質、更高效的換擋控制策略。

3 ?關于AMT換擋沖擊的原因分析

從目前的所發生的的諸多AMT換擋沖擊問題來看，其原因是比較多方面的。但是，其可以總結為主要的幾個方面：第一，電動汽車機械方面的故障;第二，電動汽車電路方面的故障;而導致上述兩方面故障出現的原因則是更加復雜多樣的，諸如電動汽車里面的減震器活塞卡住，不能起到減震作用;單向閥鋼球漏裝，換擋執行元件接合過快;電子控制單元出現故障和問題等等，這些都可能會導致電動汽車的機械或者電路出現故障問題。

4 ?關于換擋過程的分析與建模

電動汽車用無離合器AMT的換擋控制策略當中，需要完善和優化的一項重要內容便是的如何選擇并且實現對換擋力的合理控制，有效避免換擋沖擊，與此同時更要兼顧換擋時動力性，因為如果換擋力太大，其很有可能會直接導致換擋沖擊的出現。關于換擋電機的控制優化，目前比較好的優化措施主要包括以下幾種：第一，全電式AMT的選換擋，將模糊控制的策略引入到選換擋電機孔控制當中，明確清楚各項模糊變量，制定模糊控制規則，進而建立起模糊控制器。第二，根據結合套位移調節換擋電機PWM來實現，調節站空比實現掛擋力精確控制。這兩種方式都在很大程度上縮減了換擋的時間，電動汽車的換擋品質和加速性能都得到了很大的提升。

如圖1所示，該圖即為無離合器AMT換擋過程簡化模型：如果電動汽車進入到換擋機械同步過程時，從升檔的角度來說明，變速箱的輸入軸轉速將會大于輸出軸轉速。所以，換擋電機所施加的水平驅動力F將促使輸入軸轉速下降，轉速逐漸迫近，直到與輸出軸轉速相同。因為當前機械同步過程通常都控制在100ms之內，所以，在這段時間內我們可以認為車輛的轉速基本上是保持不變的，所以便可以將機械同步過程簡化為通過換擋電機施加的驅動力，確保輸入軸轉速和輸出軸轉速保持相等的狀態。

5 ?關于無離合器AMT換擋控制實驗結果分析

圖2是電動汽車無離合器AMT換擋過程控制SIMULINK模型圖，從圖中可以看出：如果將初始轉速設定為1000rpm，機械同步的目標轉速為980rpm，轉速差即20rpm。

實驗中根據既定的油門踏板變化曲線，分別針對等效油門開度大和等效油門開度進行了仿真，并且將仿真結果和無優化之前的控制結果進行了對比，最終仿真結果如表1所示。

從這一組仿真對比結果來分析：在等效油門開度大的情況下，同步時間會明顯縮小，但是，輸入軸的沖擊度和滑磨功率相應也會增加一些。在等效油門開度小的情況下，同步時間會有所增加，而且輸入抽的沖擊度和滑磨功率也會隨之減小一些。

6 ?關于電動汽車無離合器AMT換擋沖擊控制策略的發展分析

電動汽車無離合器AMT換擋沖擊優化控制策略之一便是采用模糊——神經網絡控制技術來實現對電動汽車檔位的決策。采用現代模糊控制技術來進一步增強AMT對駕駛員操作意識和路況、車況的適應能力，而神經網絡則幫助駕駛員們學習和掌握換擋數據以及最佳的換擋規律。

從現階段AMT技術的發展情況來看，其在技術層面存在的主要困難還體現在運算速度、傳動部件慣性以及執行機構響應速度等方面，未來AMT技術也將會將其作為攻克的主要難關和方向。未來電動汽車無離合器AMT換擋控制會將高速數字信號處理器融入其中，用來完成軟件中比較負責的控制算法，也會借助電動執行器來提高電動汽車的檔位速度。

7 ?結束語

綜上所述，在社會經濟飛速發展的大背景下，我國發展過程中暴露出的能源危機、環境污染問題以及溫室效應等現象越來越顯著，這是推動我國汽車行業向電動汽車邁進的一個重要原因。現階段的汽車行業的研發領域面臨著更高的節能減排要求，電動汽車所具備的節能、高效、零污染的獨特優勢讓其成為了未來汽車行業的主流發展趨勢，而電動汽車用無離合器AMT的換擋控制也亟待得到有效的創新和優化，相信伴隨著更多更具先進性和高效性的科學技術的引進和應用，電動汽車的整體質量水平將會得到更高程度的提升。

參考文獻：

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