《電子技術(shù)應(yīng)用》
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基于魚(yú)叉式換檔同步器的純電動(dòng)汽車動(dòng)態(tài)分析
2020年電子技術(shù)應(yīng)用第11期
汪秋婷1，戚 偉1，沃奇中2
1.浙江大學(xué)城市學(xué)院，浙江 杭州310015；2.杭州市富陽(yáng)區(qū)質(zhì)量計(jì)量監(jiān)測(cè)中心，浙江 杭州311400
摘要： 為了提高純電動(dòng)汽車的換檔質(zhì)量和整體能量效率，提出一種魚(yú)叉式換檔同步器代替?zhèn)鹘y(tǒng)錐形同步器的電動(dòng)汽車動(dòng)力總成系統(tǒng)。結(jié)合魚(yú)叉式同步器的動(dòng)力學(xué)模型，研究傳動(dòng)系統(tǒng)在換檔過(guò)程中的瞬態(tài)響應(yīng)，建立動(dòng)力總成系統(tǒng)的原始動(dòng)力學(xué)模型。同時(shí)，提出一種基于特殊階躍函數(shù)的換檔控制方法，對(duì)魚(yú)叉式換檔同步器的各檔扭矩彈簧剛度進(jìn)行優(yōu)化。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，新型魚(yú)叉式同步器的動(dòng)力學(xué)模型和控制策略具有較好的算法精度，優(yōu)化后的扭矩彈簧使嚙合過(guò)程中的沖擊力明顯減小。因此，所設(shè)計(jì)的魚(yú)叉式換檔同步器與傳統(tǒng)同步器相比具有明顯的優(yōu)越性。
中圖分類號(hào)： TN3
文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼： A
DOI：10.16157/j.issn.0258-7998.200117
中文引用格式： 汪秋婷，戚偉，沃奇中. 基于魚(yú)叉式換檔同步器的純電動(dòng)汽車動(dòng)態(tài)分析[J].電子技術(shù)應(yīng)用，2020，46(11)：91-95.
英文引用格式： Wang Qiuting，Qi Wei，Wo Qizhong. Dynamic analysis of pure electric vehicle based on Harpoon-shift synchronizer[J]. Application of Electronic Technique，2020，46(11)：91-95.
Dynamic analysis of pure electric vehicle based on Harpoon-shift synchronizer
Wang Qiuting1，Qi Wei1，Wo Qizhong2
1.Zhejiang University City College，Hangzhou 310015，China； 2.Institute of Measurement for Quality and Technique Supervision，Hangzhou 311400，China
Abstract： In order to improve the shift quality and overall energy efficiency of pure electric vehicles, a multi-gear electric vehicle powertrain system with a Harpoon-shift synchronizer as an alternative to the traditional cone clutch synchronizer is presented. An original dynamic model of the Harpoon-shift mechanism is established to investigate the transient responses of driveline system during gear shifting process. A shifting control algorithm based on a special step function is put forward to improve the driving comfort. The experiments were conducted to validate the effectiveness of the proposed mathematic model and control strategy. The results indicate that the jerk reduces considerably during engagement using the optimized torque springs. Besides, it shows that the significant advantages of the proposed Harpoon-shift synchronizer compared to traditional synchronizers.
Key words : Harpoon-shift；synchronizer；electric vehicle；torque spring stiffness；rotary inertia

0 引言

    目前，大多數(shù)商用純電動(dòng)汽車(PEV)由于制造成本低、體積小、配置簡(jiǎn)單，都配備了單固定比變速箱[1]。但是，這種變速器的缺點(diǎn)是動(dòng)態(tài)性能(如爬坡、最大速度和加速度)和效率(驅(qū)動(dòng)范圍)無(wú)法同時(shí)達(dá)到最大值。因此，多檔變速器在混合動(dòng)力汽車和純電動(dòng)汽車中的應(yīng)用越來(lái)越廣泛[2-3]。WANG X等人的研究表明，多齒輪傳動(dòng)系統(tǒng)是提高電動(dòng)汽車(HEV/EVS)整體效率和駕駛性能的有效解決方案[4-5]。由于多檔變速器在節(jié)能和提高動(dòng)態(tài)性能方面具有重要意義，眾多研究者已經(jīng)提出解決扭矩中斷問(wèn)題的方案，從而避免在換檔期間產(chǎn)生換檔沖擊[6-11]。胡宇輝等人提出一種原始的扭矩輔助手動(dòng)變速器(AMT)，用輔助離合器(ACL)代替?zhèn)鹘y(tǒng)變速器中的五檔同步器[12]。與傳統(tǒng)手動(dòng)變速器和自動(dòng)變速器(AT)的升檔性能相比，ACL-AMT能夠同時(shí)實(shí)現(xiàn)自動(dòng)變速器的無(wú)縫換檔和手動(dòng)變速器(MT)的燃油經(jīng)濟(jì)性。程靖等人開(kāi)發(fā)了一種緊湊的電動(dòng)汽車雙速無(wú)離合器雙制動(dòng)變速器，它由普通齒輪和齒圈組成的雙級(jí)行星齒輪組組成[13]。MO W等人提出了“魚(yú)叉式換檔”的電動(dòng)汽車同步器結(jié)構(gòu)的新概念，該結(jié)構(gòu)由齒形離合器和扭轉(zhuǎn)減震器組成[14]。與傳統(tǒng)的同步器不同，魚(yú)叉式同步器利用錐形離合器的摩擦扭矩來(lái)完成速度的同步性。

    多數(shù)研究?jī)?nèi)容主要集中在變速過(guò)程，該過(guò)程利用摩擦離合器完成速度同步，導(dǎo)致如摩擦力造成的能量損失、摩擦部件磨損和變速箱溫度升高等問(wèn)題[15-16]。為了克服上述問(wèn)題，本文提出一種基于魚(yú)叉式換檔結(jié)構(gòu)的同步器，該結(jié)構(gòu)采用扭矩彈簧代替錐形離合器來(lái)實(shí)現(xiàn)速度校準(zhǔn)。




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作者信息：

汪秋婷1，戚  偉1，沃奇中2

（1.浙江大學(xué)城市學(xué)院，浙江 杭州310015；2.杭州市富陽(yáng)區(qū)質(zhì)量計(jì)量監(jiān)測(cè)中心，浙江 杭州311400）

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