《电子技术应用》
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基于鱼叉式换档同步器的纯电动汽车动态分析
2020年电子技术应用第11期
汪秋婷1，戚 伟1，沃奇中2
1.浙江大学城市学院，浙江 杭州310015；2.杭州市富阳区质量计量监测中心，浙江 杭州311400
摘要： 为了提高纯电动汽车的换档质量和整体能量效率，提出一种鱼叉式换档同步器代替传统锥形同步器的电动汽车动力总成系统。结合鱼叉式同步器的动力学模型，研究传动系统在换档过程中的瞬态响应，建立动力总成系统的原始动力学模型。同时，提出一种基于特殊阶跃函数的换档控制方法，对鱼叉式换档同步器的各档扭矩弹簧刚度进行优化。实验结果表明，新型鱼叉式同步器的动力学模型和控制策略具有较好的算法精度，优化后的扭矩弹簧使啮合过程中的冲击力明显减小。因此，所设计的鱼叉式换档同步器与传统同步器相比具有明显的优越性。
中图分类号： TN3
文献标识码： A
DOI：10.16157/j.issn.0258-7998.200117
中文引用格式： 汪秋婷，戚伟，沃奇中. 基于鱼叉式换档同步器的纯电动汽车动态分析[J].电子技术应用，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，大多数商用纯电动汽车(PEV)由于制造成本低、体积小、配置简单，都配备了单固定比变速箱[1]。但是，这种变速器的缺点是动态性能(如爬坡、最大速度和加速度)和效率(驱动范围)无法同时达到最大值。因此，多档变速器在混合动力汽车和纯电动汽车中的应用越来越广泛[2-3]。WANG X等人的研究表明，多齿轮传动系统是提高电动汽车(HEV/EVS)整体效率和驾驶性能的有效解决方案[4-5]。由于多档变速器在节能和提高动态性能方面具有重要意义，众多研究者已经提出解决扭矩中断问题的方案，从而避免在换档期间产生换档冲击[6-11]。胡宇辉等人提出一种原始的扭矩辅助手动变速器(AMT)，用辅助离合器(ACL)代替传统变速器中的五档同步器[12]。与传统手动变速器和自动变速器(AT)的升档性能相比，ACL-AMT能够同时实现自动变速器的无缝换档和手动变速器(MT)的燃油经济性。程靖等人开发了一种紧凑的电动汽车双速无离合器双制动变速器，它由普通齿轮和齿圈组成的双级行星齿轮组组成[13]。MO W等人提出了“鱼叉式换档”的电动汽车同步器结构的新概念，该结构由齿形离合器和扭转减震器组成[14]。与传统的同步器不同，鱼叉式同步器利用锥形离合器的摩擦扭矩来完成速度的同步性。

    多数研究内容主要集中在变速过程，该过程利用摩擦离合器完成速度同步，导致如摩擦力造成的能量损失、摩擦部件磨损和变速箱温度升高等问题[15-16]。为了克服上述问题，本文提出一种基于鱼叉式换档结构的同步器，该结构采用扭矩弹簧代替锥形离合器来实现速度校准。




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作者信息：

汪秋婷1，戚  伟1，沃奇中2

（1.浙江大学城市学院，浙江 杭州310015；2.杭州市富阳区质量计量监测中心，浙江 杭州311400）

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