吳 斌，王 耀

(北京工業(yè)大學(xué)能源與動(dòng)力工程學(xué)院，北京 100124)

機(jī)械自動(dòng)變速器以結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、傳動(dòng)效率高、成本低等優(yōu)點(diǎn)被廣泛應(yīng)用到傳統(tǒng)燃油車及新能源汽車上[1].由于驅(qū)動(dòng)電機(jī)具有很好的調(diào)速特性，裝配機(jī)械式自動(dòng)變速器的純電動(dòng)汽車可以取消傳動(dòng)系統(tǒng)中的離合器和同步器，采用電機(jī)-變速器直接連接的結(jié)構(gòu).電動(dòng)汽車換擋過(guò)程分為降矩、摘擋、調(diào)速、掛擋、升矩5個(gè)階段，其中掛擋階段由于接合套與接合齒圈直接接觸，如控制不當(dāng)會(huì)產(chǎn)生較大掛擋沖擊，縮短變速器的使用壽命[2].

為降低掛擋過(guò)程中產(chǎn)生的沖擊，國(guó)內(nèi)外學(xué)者圍繞換擋沖擊機(jī)理分析、換擋機(jī)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)、換擋沖擊控制方面進(jìn)行了大量的研究工作.在換擋沖擊機(jī)理分析方面，程瀟驍?shù)萚3]通過(guò)仿真得到了換擋力與換擋沖擊的關(guān)系曲線，對(duì)換擋過(guò)程中的非同步打齒現(xiàn)象做了詳細(xì)的分析；Duan等[4]建立了“剛度-阻尼”碰撞模型，對(duì)掛擋過(guò)程中產(chǎn)生的接觸力進(jìn)行了詳細(xì)的分析；陳紅旭等[5-6]以無(wú)同步環(huán)機(jī)械自動(dòng)變速器(automated mechanical transmission,AMT)為研究對(duì)象，通過(guò)分析得到掛擋軸向沖擊的主要來(lái)源為逆齒階段，并研究了換擋力、相對(duì)轉(zhuǎn)速、初始相對(duì)位置3個(gè)變量對(duì)接合性能的影響.隋立起等[7]建立了考慮齒輪耦合振動(dòng)的換擋過(guò)程非線性動(dòng)力學(xué)模型，對(duì)接合套和接合齒圈的接觸沖擊力進(jìn)行了分析.崔文夏等[8]分析了轉(zhuǎn)速差和換擋力對(duì)嚙合過(guò)程的影響并進(jìn)行仿真，得到最佳的轉(zhuǎn)速差范圍.在換擋機(jī)構(gòu)優(yōu)化方面，羅玉濤等[9]設(shè)計(jì)了一種用于換擋同步、具備扭轉(zhuǎn)減振功能的扭振接合器；Mo等[10]將同步器的摩擦環(huán)替換為一種帶有扭轉(zhuǎn)減振彈簧的多齒接合的換擋結(jié)構(gòu)，降低了車輛換擋時(shí)的沖擊;Wu等[11]提出了采用非對(duì)稱接合套與接合齒圈齒形結(jié)構(gòu)以降低換擋沖擊的方法.在換擋控制策略方面，張琰等[12]利用UK方法設(shè)計(jì)了一種接合套換擋軌跡跟蹤控制器，并與PID加權(quán)控制完成換擋；鄢挺等[13]通過(guò)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)自學(xué)習(xí)算法更新接合套目標(biāo)位移、換擋電流，通過(guò)位置、電流雙閉環(huán)控制的方式跟隨目標(biāo)位移；柴本本等[14]采用非線性時(shí)間最優(yōu)控制對(duì)換擋電機(jī)進(jìn)行了位置控制；曾遠(yuǎn)帆等[15]、田豐等[16]設(shè)計(jì)了轉(zhuǎn)速主動(dòng)同步與轉(zhuǎn)角主動(dòng)對(duì)齒換擋控制策略，在換擋過(guò)程中實(shí)現(xiàn)了接合套和接合齒圈的轉(zhuǎn)速與轉(zhuǎn)角的精確同步；王大方等[17]提出了一種時(shí)間最優(yōu)的換擋執(zhí)行機(jī)構(gòu)控制方法，最大限度地縮短了換擋時(shí)間.

掛擋過(guò)程中接合套與接合齒圈初始接觸位置是隨機(jī)變化的[18]，上述研究沒(méi)有考慮不同初始接觸位置對(duì)掛擋沖擊的影響，因此基于接合套目標(biāo)位置的控制策略不能適應(yīng)初始接觸位置隨機(jī)變化的特點(diǎn).本文對(duì)無(wú)同步器兩擋AMT掛擋過(guò)程進(jìn)行了動(dòng)力學(xué)分析，應(yīng)用AMESim軟件設(shè)計(jì)了掛擋模型，通過(guò)動(dòng)力學(xué)分析得到接合套與接合齒圈初始接觸位置、接合套軸向速度對(duì)掛擋沖擊的影響機(jī)理，并進(jìn)行臺(tái)架試驗(yàn)驗(yàn)證；在此基礎(chǔ)上綜合接合套位置、速度及換擋電機(jī)電流等參數(shù)設(shè)計(jì)了一種可以自適應(yīng)接合套與接合齒圈初始接觸位置的掛擋控制策略，臺(tái)架試驗(yàn)結(jié)果表明該控制策略能夠有效降低掛擋沖擊.

1 無(wú)同步器AMT掛擋過(guò)程

1.1 兩擋電動(dòng)汽車傳動(dòng)系組成

無(wú)同步器兩擋AMT的電驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)如圖1所示，驅(qū)動(dòng)電機(jī)輸出轉(zhuǎn)矩通過(guò)一擋或二擋齒輪組、相應(yīng)的接合齒圈與接合套、中間軸、主減速器、差速器、半軸傳遞到車輪.在換擋過(guò)程中通過(guò)控制接合套的水平移動(dòng)實(shí)現(xiàn)摘擋和掛擋.

圖1 兩擋電動(dòng)汽車驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)

為分析掛擋過(guò)程中的動(dòng)態(tài)特性，把整個(gè)電驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)簡(jiǎn)化為如圖2所示的傳動(dòng)模型.Jgr表示驅(qū)動(dòng)電機(jī)和一、二擋齒輪組等效到接合齒圈端的慣量；Jslv表示主減速器等效到接合套端的慣量；Jout表示整車等效到中間軸的慣量.由于半軸及車輪的剛度相比于傳動(dòng)軸及齒輪嚙合剛度較小，可認(rèn)為接合套與整車端之間通過(guò)半軸等效的彈簧連接[11]，K和C分別表示半軸和車輪等效到接合套端的扭轉(zhuǎn)剛度和阻尼；ωgr表示接合齒圈的轉(zhuǎn)速；ωslv表示接合套的轉(zhuǎn)速；ωout表示車輪等效到中間軸的轉(zhuǎn)速；vslv表示接合套軸向速度；Ti表示接合齒圈端在不同擋位下的阻力矩，i表示擋位；Tload表示整車端行駛阻力等效到中間軸的阻力矩.

圖2 傳動(dòng)系統(tǒng)模型

1.2 動(dòng)力學(xué)分析

掛擋過(guò)程按照接合套與接合齒圈的相對(duì)位置可以劃分為自由行程、倒角接觸、齒面接觸3個(gè)階段[4].

1.2.1 自由行程階段

接合套從空擋位置開(kāi)始向目標(biāo)擋位運(yùn)動(dòng)，首先是自由行程階段.此階段接合齒圈只在圓周方向受電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)及齒輪傳動(dòng)阻力矩Ti；接合套與接合齒圈互不干涉，在換擋力的作用下向接合齒圈運(yùn)動(dòng)，在圓周方向受到整車阻力矩Tload和半軸的扭轉(zhuǎn)力矩Tds，軸向上受到換擋電機(jī)傳遞的換擋力Fs和接合套在運(yùn)動(dòng)時(shí)與花鍵轂之間的滑動(dòng)摩擦力fs.此階段動(dòng)力學(xué)方程為

(1)

Tds=K(θout-θslv)+C(ωout-ωslv)

(2)

式中:θslv和ωslv分別為接合套的角位移和角速度；θout和ωout分別為車輪等效到中間軸的角位移和角速度.

1.2.2 倒角接觸階段

掛擋過(guò)程中接合套與接合齒圈初始接觸的位置具有隨機(jī)性，根據(jù)初始接觸位置可以將掛擋過(guò)程分為直接接合、順齒接觸和逆齒接觸這3種情況[3].

在換擋力Fs的作用下，接合套與接合齒圈接觸受力分析如圖3所示，接合齒圈受到垂直于接觸面的接觸力Fc和平行于接觸面的摩擦力fc，接合套受到垂直于接觸面的接觸力F′c和平行于接觸面的摩擦力f′c，摩擦力與接觸力的關(guān)系為

圖3 接觸受力分析

fc=μFc

(3)

式中μ為接合套與接合齒圈齒面間的滑動(dòng)摩擦因數(shù).

此階段動(dòng)力學(xué)方程為

(4)

式中:Rslv為接合套半徑，Rgr為接合齒圈半徑，Rslv=Rgr；δ=1時(shí)表示順齒接觸，δ=-1時(shí)表示逆齒接觸.

接合套所受接觸力在軸向上的分量阻礙接合套的運(yùn)動(dòng)，降低接合套的軸向移動(dòng)速度，受到?jīng)_擊的大小可以用沖量I表示，計(jì)算方法為

I=mslv|v′slv-vslv|

(5)

式中:v′slv為接合套碰撞后的軸向速度；vslv為接合套碰撞前的軸向速度.

(6)

接合套與接合齒圈第一次接觸之后，接合套在換擋力的作用下?lián)軇?dòng)接合齒圈轉(zhuǎn)過(guò)一定角度后繼續(xù)掛擋.在撥齒的階段，增大換擋力有利于縮短掛擋時(shí)間.

1.2.3 齒面接觸階段

進(jìn)入齒面接觸階段后，接合套進(jìn)入接合齒圈的齒槽，沿著齒槽軸向運(yùn)動(dòng)，直到完全接合.此階段接合套與接合齒圈的轉(zhuǎn)速已經(jīng)同步，動(dòng)力學(xué)方程為

(7)

此階段的結(jié)束后，驅(qū)動(dòng)電機(jī)開(kāi)始恢復(fù)轉(zhuǎn)矩.整個(gè)掛擋過(guò)程的時(shí)間te為3個(gè)階段所用時(shí)間的總和.

1.3 仿真分析

根據(jù)上述動(dòng)力學(xué)模型，應(yīng)用AMESim軟件設(shè)計(jì)的掛擋模型如圖4所示.換擋執(zhí)行機(jī)構(gòu)由永磁直流電機(jī)、渦輪蝸桿模塊和力臂模塊組成，調(diào)節(jié)換擋電機(jī)電壓即可改變接合套的軸向移動(dòng)速度；整車端由轉(zhuǎn)動(dòng)慣量模塊和轉(zhuǎn)矩輸入模塊組成；接合套端為一個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)慣量模塊，通過(guò)旋轉(zhuǎn)剛度-阻尼模塊與整車端連接；接合齒圈端由轉(zhuǎn)動(dòng)慣量模塊和旋轉(zhuǎn)阻尼模塊組成，通過(guò)牙嵌式離合器模塊與接合套端連接，調(diào)節(jié)牙嵌式離合器模塊相關(guān)參數(shù)可以改變接合套與接合齒圈的相對(duì)位置，并且該模塊包含有接觸力模型，可以得到接合套與接合齒圈間的接觸力.

圖4 仿真模型

接合套與接合齒圈的相對(duì)位置如圖5所示，取值范圍用(-1.0,1.0)表示.本文將接合套與接合齒圈初始接觸時(shí)的相對(duì)位置統(tǒng)一稱為碰撞位置，以ωslv>ωgr為例，碰撞位置在(-1.0,0)的范圍內(nèi)表示順齒接觸，在(0,1.0)的范圍內(nèi)表示逆齒接觸，等于0時(shí)表示接合套的齒尖與接合齒圈的齒槽相對(duì)，這種情況下可以直接接合而不會(huì)產(chǎn)生大的掛擋沖擊.

圖5 接合套與接合齒圈的相對(duì)位置

以掛一擋為例，接合齒套間轉(zhuǎn)速差為50 r/min進(jìn)行仿真，分析不同碰撞位置和不同軸向速度對(duì)掛擋沖擊的影響規(guī)律.

接觸力隨接合套與接合齒圈初始接觸位置、接合套軸向速度的變化規(guī)律如圖6所示，當(dāng)接合套軸向移動(dòng)速度為0.13 m/s時(shí)，碰撞位置在(-1.0,0)內(nèi)對(duì)應(yīng)的接觸力基本在2 500 N左右，而碰撞位置從0到0.5對(duì)應(yīng)的接觸力逐漸增大，在碰撞位置為0.5時(shí)，接觸力高達(dá)23 800 N，隨后碰撞位置從0.5到1.0對(duì)應(yīng)的接觸力逐漸降低.在相同的碰撞位置下，隨著接合套碰撞前的軸向速度增大，接觸力增大，降低接合套碰撞前的軸向速度可有效降低掛擋沖擊.

圖6 不同碰撞位置和軸向速度下的接觸力

2 臺(tái)架試驗(yàn)

換擋試驗(yàn)臺(tái)架由驅(qū)動(dòng)電機(jī)及其控制器(motor control unit，MCU)、兩擋AMT及其控制器(transmission control unit，TCU)、車輪、飛輪、磁粉制動(dòng)器、大功率直流電源等組成，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖和實(shí)物照片分別如圖7(a)(b)所示.大功率直流電源用于為MCU提供345 V的直流電壓；AMT的輸出軸通過(guò)2個(gè)半軸分別連接到左右2個(gè)車輪，通過(guò)千斤頂將車輪壓在飛輪上；磁粉制動(dòng)器用于模擬換擋時(shí)整車所受的阻力矩；接合齒圈的轉(zhuǎn)速由MCU通過(guò)CAN總線發(fā)送至TCU的驅(qū)動(dòng)電機(jī)轉(zhuǎn)速乘以相應(yīng)的速比獲得；接合套的轉(zhuǎn)速由安裝在變速器輸出軸的轉(zhuǎn)速傳感器測(cè)得；接合套的位移由安裝在換擋撥叉上的霍爾位置傳感器測(cè)得.

圖7 換擋試驗(yàn)系統(tǒng)

變速器換擋執(zhí)行機(jī)構(gòu)由永磁直流電機(jī)和蝸輪蝸桿組成，通過(guò)脈寬調(diào)制(pulse width modulation，PWM)的方式調(diào)節(jié)施加在換擋電機(jī)的電壓，實(shí)現(xiàn)對(duì)接合套位置、速度的控制.ACS712電流傳感器與永磁直流電機(jī)的電樞串聯(lián)，用于監(jiān)測(cè)掛擋過(guò)程中換擋電機(jī)電流的變化.

掛擋前由驅(qū)動(dòng)電機(jī)將接合套與接合齒圈轉(zhuǎn)速差主動(dòng)同步到50 r/min以下，參考文獻(xiàn)[14]中提出的最短時(shí)間換擋控制策略，對(duì)換擋電機(jī)施加最大電壓，以接合套的實(shí)際位置作為反饋，在接合套接近最終掛擋位置時(shí)，對(duì)換擋電機(jī)施加最大反向電壓，使接合套快速停在目標(biāo)擋位.

按照車輛在30 km/h時(shí)降擋的工況進(jìn)行多組試驗(yàn)，通過(guò)篩選得到2組不同初始接觸位置的試驗(yàn)結(jié)果，分別為圖8(a)的逆齒接觸和圖8(b)的順齒接觸.整個(gè)掛擋過(guò)程的自由行程、倒角接觸、齒面接觸3個(gè)階段分別對(duì)應(yīng)圖8(a)(b)中a—b、b—c、c—e的時(shí)間段.

a—b表示自由行程階段.接合套在換擋電機(jī)驅(qū)動(dòng)下向接合齒圈移動(dòng)，換擋電機(jī)電流首先迅速增大，由于換擋電機(jī)反電動(dòng)勢(shì)的存在，電流隨著接合套速度的增大而減??；接合套端轉(zhuǎn)速在飛輪轉(zhuǎn)動(dòng)慣量的作用下基本不變；由于存在攪油損失，接合齒圈端轉(zhuǎn)速有小幅下降.

b—c表示倒角接觸階段.圖8(a)中接合套經(jīng)過(guò)第一次碰撞，接合套轉(zhuǎn)速發(fā)生波動(dòng)，碰撞前接合齒圈的轉(zhuǎn)速小于接合套，經(jīng)過(guò)碰撞后接合齒圈的轉(zhuǎn)速有所上升，與接合套的轉(zhuǎn)速差縮??；由于接觸力的影響，接合套軸向速度迅速降低為0 m/s，換擋電機(jī)電流上升，換擋力增大，隨后接合套在換擋電機(jī)的作用下，與接合齒圈摩擦接觸，撥動(dòng)接合齒圈，直到越過(guò)倒角區(qū)域；順齒接觸沒(méi)有明顯的沖擊，接合套轉(zhuǎn)速?zèng)]有波動(dòng)，軸向速度增加，換擋電機(jī)電流減小，直到越過(guò)倒角區(qū)域.

圖8 試驗(yàn)結(jié)果

c—e表示齒面接觸階段.逆齒接觸情況下，此階段接合套與接合齒圈轉(zhuǎn)速相等，接合套繼續(xù)軸向移動(dòng)，到d時(shí)刻，換擋電機(jī)受到反向電壓，使接合套準(zhǔn)確停在目標(biāo)擋位；順齒接觸情況下，由于接合套軸向速度還很大，造成的轉(zhuǎn)速波動(dòng)幅值略大于逆齒接觸在倒角接觸階段產(chǎn)生的轉(zhuǎn)速波動(dòng)幅值.

逆齒接觸掛擋從a時(shí)刻開(kāi)始到e時(shí)刻結(jié)束，所用時(shí)間為236 ms，碰撞引起接合套轉(zhuǎn)速波動(dòng)幅度為46 r/min，根據(jù)沖量計(jì)算公式(5)，計(jì)算得到第一次碰撞的沖量為0.71 N·s.相比于逆齒接觸，順齒接觸的掛擋時(shí)間比較短(為157 ms)，倒角區(qū)域產(chǎn)生的掛擋沖擊極小，可忽略不計(jì).

通過(guò)對(duì)接合套與接合齒圈初始順齒、逆齒接觸掛擋過(guò)程的分析，可知順齒和逆齒接觸都會(huì)產(chǎn)生掛擋沖擊，但產(chǎn)生沖擊的階段不同，主要原因是接合套軸向移動(dòng)速度過(guò)大，并且在發(fā)生碰撞后，需要接合套提供較大的換擋力來(lái)?yè)軇?dòng)接合齒圈，直到撥齒完成.

3 基于初始接觸位置的掛擋控制策略

通過(guò)對(duì)掛擋過(guò)程的分析可知，掛擋沖擊與接合套的初始接觸位置有關(guān)，接觸前后對(duì)接合套的軸向移動(dòng)速度和換擋力有不同的需求.文獻(xiàn)[12-13]中都按照位置閉環(huán)的方式根據(jù)目標(biāo)位移來(lái)控制接合套的移動(dòng)，但由于初始接觸位置是不可預(yù)測(cè)的，提前設(shè)定好的目標(biāo)位移不能根據(jù)初始接觸位置進(jìn)行實(shí)時(shí)調(diào)整，造成較大的掛擋沖擊，基于接合套目標(biāo)位置的閉環(huán)控制顯然不能滿足快速、低沖擊掛擋的需求.

根據(jù)上述分析結(jié)果提出能夠自適應(yīng)接合套與接合齒圈初始接觸位置的掛擋控制流程如圖9所示.

圖9 優(yōu)化后的掛擋控制流程圖

本文提出的控制策略對(duì)掛擋前的初始位置進(jìn)行了改進(jìn)，以降擋為例，將摘擋的目標(biāo)位置調(diào)整到更靠近一擋的位置，同時(shí)保證接合套與接合齒圈的位置不會(huì)影響調(diào)速，將接合套自由行程的距離由原來(lái)的4.4 mm縮短為2.4 mm，有效縮短掛擋時(shí)間.

在調(diào)速完成后TCU收到掛擋指令，開(kāi)始掛擋.在倒角接觸階段前(自由行程階段)對(duì)換擋電機(jī)施加較小的電壓，即PWM<100%，使接合套以較慢的速度靠近接合齒圈，實(shí)現(xiàn)低沖擊接觸；進(jìn)入倒角接觸階段后，對(duì)換擋電機(jī)施加最大電壓，即PWM=100%，使接合套更快地?fù)軇?dòng)接合齒圈；越過(guò)倒角接觸階段后(齒面接觸階段)，對(duì)換擋電機(jī)施加較小的電壓，即PWM<100%，使接合套緩慢進(jìn)入擋位，此階段接合套軸向速度較小，不需要采用反接制動(dòng)的策略.

接合套與接合齒圈的初始接觸位置具有隨機(jī)性，因此對(duì)初始接觸位置的準(zhǔn)確判斷是實(shí)現(xiàn)自適應(yīng)接合套與接合齒圈初始接觸位置掛擋控制策略的關(guān)鍵.本文將接合套位移、加速度、換擋電流的導(dǎo)數(shù)作為判斷條件，對(duì)接合套的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)進(jìn)行監(jiān)測(cè).

以掛一擋為例，經(jīng)過(guò)多次臺(tái)架試驗(yàn)標(biāo)定，判斷是否碰撞的條件參數(shù)為

(8)

進(jìn)入齒面接觸階段的條件為

xslv≥0.016 5 m

(9)

(10)

式中：R、a0、b0均大于0；v(t)為全程快速微分器的輸入，在本文中即為接合套位置信號(hào)；x2為全程快速微分器的輸出，即為接合套移動(dòng)速度；x1為中間變量.計(jì)算接合套軸向速度、加速度和換擋電流導(dǎo)數(shù)時(shí)，參數(shù)分別為a0=0.05、b0=0.2、R=1 000和a0=1.00、b0=1.0、R=1 000.

自適應(yīng)接合套與接合齒圈初始接觸位置控制策略的掛擋臺(tái)架試驗(yàn)結(jié)果如圖10所示，圖中接合套位移的初始位置由原來(lái)的0.009 m提前到0.011 m，自由行程縮短了0.002 m；在2.225 s的時(shí)刻，接合套的位置X1=0.015 m，接合套加速度X″slv=-0.004 1 m/s2，換擋電流的導(dǎo)數(shù)I′shift=0.102 8 A/s，根據(jù)式(9)對(duì)這3個(gè)參數(shù)進(jìn)行判斷，可知接合套已經(jīng)與接合齒圈接觸，PWM由70%變?yōu)?00%，用最大換擋力使接合套撥動(dòng)接合齒圈；在2.322 s時(shí)刻，接合套位置X2=0.016 5 m，接合套已經(jīng)越過(guò)倒角接觸階段，PWM由100%變?yōu)?0%，直到到達(dá)目標(biāo)位置，完成掛擋.

圖10 基于初始接觸位置的掛擋結(jié)果

本文通過(guò)控制TCU輸出較小的PWM來(lái)降低施加在換擋電機(jī)端的電壓，從而減小接合套在自由行程階段的軸向移動(dòng)速度，實(shí)現(xiàn)低沖擊掛擋，但PWM<50%時(shí)，換擋電機(jī)的輸出力矩不足以克服定位銷的自鎖阻力，掛擋失敗.為得到自由行程階段的最優(yōu)PWM，本文以不同的PWM進(jìn)行掛擋試驗(yàn)，結(jié)果如表1所示.

由表1可知，在自由行程階段降低換擋電機(jī)電壓會(huì)降低掛擋沖量和接合套轉(zhuǎn)速波動(dòng)幅值，但相應(yīng)地增加了掛擋時(shí)間.掛擋時(shí)間、掛擋沖量、接合套轉(zhuǎn)速波動(dòng)幅值都可以反映掛擋品質(zhì)，為了得到總體的掛擋評(píng)價(jià)指標(biāo)，將掛擋時(shí)間、掛擋沖量、接合套轉(zhuǎn)速波動(dòng)幅值進(jìn)行歸一化處理[13]，加權(quán)計(jì)算式為

表1 不同PWM的掛擋結(jié)果

(11)

(12)

本文側(cè)重于降低掛擋沖擊，所以取k1=0.3、k2=k3=0.35.不同PWM的換擋品質(zhì)得分如圖11所示.當(dāng)自由行程階段PWM=60%時(shí)，換擋品質(zhì)得分最高，其掛擋時(shí)間為263 ms，相比于未優(yōu)化之前略有增加；掛擋沖量為0.447 N·s，降低了37%；接合齒圈轉(zhuǎn)速波動(dòng)為25 r/min，降低了45.7%.該掛擋控制策略能夠有效地降低掛擋沖擊.

圖11 換擋品質(zhì)評(píng)分

4 結(jié)論

本文對(duì)電動(dòng)汽車無(wú)同步器兩擋AMT的掛擋過(guò)程進(jìn)行了詳細(xì)的動(dòng)力學(xué)分析，把掛擋過(guò)程分為自由行程、倒角接觸、齒面接觸3個(gè)階段，并根據(jù)接合套與接合齒圈初始接觸位置將掛擋過(guò)程分成順齒接觸和逆齒接觸2種情況，通過(guò)理論和試驗(yàn)分析可知，順齒和逆齒接觸都會(huì)產(chǎn)生掛擋沖擊，但產(chǎn)生沖擊的階段不同，其主要原因是接合套軸向速度過(guò)大；設(shè)計(jì)了可以自適應(yīng)接合套與接合齒圈初始接觸位置的掛擋控制策略，并通過(guò)試驗(yàn)確定了60%為自由行程階段PWM的最優(yōu)值，相比于未優(yōu)化前的控制策略，掛擋時(shí)間增加了27 ms，掛擋沖量降低了37%，轉(zhuǎn)速波動(dòng)降低了45.7%，有效地提升了換擋品質(zhì).