纯电动汽车PMSM AMT换挡控制策略.pdf

绿色智能交通运输工程纯电动汽车 PMSM+AMT 换挡控制策略杨镇瑜1，韩胜明2,3，陈桥松1，屈凡林1，尹育隆1，阴晓峰1*（1.西华大学汽车工程研究所,四川成都610039；2.成都汽车产业研究院,四川成都610101；3.成都美云智享智能科技有限公司,四川成都610095）摘要：针对某纯电动汽车永磁同步电机（permanentmagnetsynchronousmotor,PMSM）+机械自动变速器（automatedmanualtransmission,AMT）系统，建立动力传动系统数学模型，分析驱动电机及无离合器两挡 AMT 的换挡过程，制定 PMSM 协调 AMT 换挡控制策略，对驱动电机设计基于空间矢量脉宽调制的最大转矩电流比（MTPA）控制方法，最后在 MATLAB/Simulink 中建立 PMSM+AMT 系统模型，并完成换挡控制策略的仿真。结果表明，制定的换挡协调控制策略能将换挡冲击度控制在合理范围，提高了驾乘舒适性。关键词：纯电动汽车；永磁同步电机；自动变速器；换挡；控制策略中图分类号：U461.1文献标志码：A文章编号：1673159X(2023)05000110doi：10.12198/j.issn.1673159X.4559ShiftControlStrategyforPMSM+AMTofPureElectricVehicleYANGZhenyu1，HANShengming2,3，CHENQiaosong1，QUFanlin1，YINYulong1，YINXiaofeng1*（1.School of Automobile and Transportation,Xihua University,Chengdu 610039 China;2.Chengdu Automobile Industry Research Institute,Chengdu 610101 China;3.Chengdu Meiyun Zhixiang Intelligent Technology Co.,Ltd.,Chengdu 610095 China）Abstract:Thesystem,whichincludespermanentmagnetsynchronousmotor(PMSM)andmechanicalautomatedmanualtransmission(AMT)forapureelectricvehicle,isdiscussedinthispaper.Themathemat-icalmodelofthevehiclespowertrainsystemisestablished,andtheshiftprocessofthedrivemotorandtheclutchestwo-speedAMTisanalyzed,andthecontrolstrategyforPMSMtocoordinateAMTshiftisformu-lated.Themaximumtorqueperamperecontrolmethodbasedonspacevectorpulse-widthmodulationisworkedoutforthedrivingmotor.Finally,thePMSM+AMTsystemmodelisestablishedinMATLAB/Simulink,andthesimulationofshiftcontrolstrategyiscompleted.Theresultsshowthattheformulatedcontrolstrategycanreducetheimpactofshiftinsomedegree,andimprovedrivingcomfort.Keywords:pureelectricvehicle；PMSM；AMT；shift；controlstrategy收稿日期：20220606基金项目：四川省科技计划项目(2021YFQ0052，2023YFG0068)。*通信作者：阴晓峰(1972），男，教授，博士，主要研究方向为节能与新能源汽车动力传动系统优化理论与控制技术、智能网联汽车通信与控制技术、汽车嵌入式控制软件设计分析与集成技术。ORCID：0000000311528890E-mail：引用格式：杨镇瑜，韩胜明，陈桥松，等.纯电动汽车 PMSM+AMT 换挡控制策略J.西华大学学报（自然科学版），2023，42（5）：110.YANGZhenyu,HANShengming,CHENQiaosong,etal.ShiftControlStrategyforPMSM+AMTofPureElectricVehicleJ.JournalofXihuaUniversity（NaturalScienceEdition）,2023,42（5）:110.第 42卷第 5 期西华大学学报（自然科学版）2023年9月Vol.42，No.5JournalofXihuaUniversity（NaturalScienceEdition）Sep.2023电动汽车因其污染小、能量来源广泛等优点，已成为未来汽车的发展方向。目前纯电动汽车较多采用永磁同步电机（permanentmagnetsynchronousmotor,PMSM）加单级减速器的结构，但这种结构会使电机在很大的转速和转矩变化范围内工作，导致整体运行效率受限，所以国内外对纯电动汽车用变速器的研究与应用越来越重视1。赵玉才2在MATLAB/Simulink 中建立了纯电动汽车机械自动变速器（automatedmanualtransmission,AMT）执行机构模型，设计了 PID 控制器，仿真结果表明能实现快速精确地换挡。赵伟桦3制作了动力传动系统的硬件，然后以 CAN 通信为基础，监测处理车辆状态、驱动电机以及智能检测换挡间距等功能。Kim等4提出了一种新的移位序列补偿速度控制算法，以降低 AMT 的换挡冲击。岳汉奇5以基于multi-route 技术路线采用后置离合器滑摩助力换挡的 I-AMT（inverse-automaticmechanicalTransm-ission）为研究对象，提出了扰动抑制控制器，优化了滑摩功损失和车辆冲击度，与 LQR（linearqua-draticregulation）控制器相比，减小了换挡冲击度。悉尼科技大学Tian等6提出了一种最优控制器，在转矩相阶段的优化目标为车辆冲击度和滑摩功，在惯性相阶段的控制目标为减少滑摩功，结果表明此控制器能提高换挡品质。Walker 等7建立了驱动电机和变速器同步机构模型，采用转速和扭矩的闭环控制来优化换挡过程。Li 等8利用线性二次型控制算法，实现了对离合器的最优控制。Gao 等9以带有后置离合器的AMT 为研究对象，制定了相应的控制策略，并采用 PID 控制算法来控制惯性相阶段的离合器，以实现无动力中断换挡。本文针对 PMSM+AMT 多挡电驱变速系统，提出了卸载、同步、转矩恢复等阶段的优化控制策略，进而提升换挡品质。首先建立了 PMSM+AMT电驱变速系统的动力学模型，分析换挡时不同阶段的工作情况，并以换挡冲击度以及换挡时间为评价指标，提出了各个阶段相应的控制策略，最后在MATLAB/Simulink 中建立仿真模型，验证了控制策略的有效性。1PMSM+AMT 系统动力学模型本文研究的电驱变速系统中，PMSM 输出轴与 AMT 输入轴直连，驱动电机输出转矩直接传递到 AMT 输入轴，再由 AMT 输出轴传递到主减速器、车轮，驱动车辆行驶。通过分析动力传动系统的数学模型，得到传动系统受力简图，如图 1 所示。驱动电机AMT主减速器整车i0Tm、migTto、toTo、oTw、w图1传动系统受力简图Fig.1SchematicdiagramoftransmissionsystemstressTmTtoToTwig、iomtoow图 1 中从左至右依次代表 PMSM、AMT、主减速器、整车。驱动电机输出转矩至变速箱输入轴，变速箱输出转矩至主减速器输入端，经主减速器后输出转矩给整车，整车克服行驶阻力进行行驶。图中：分别表示传动系统中变速箱和主减速器的传动比；、分别表示 PMSM、变速器输出轴、主减速器输出轴、车轮的角速度，rad/s。1.1PMSM 驱动电机模型在 dq坐标系下，PMSM 的电压方程式10可表示为ud=Rsid+LddiddteLqiquq=Rsiq+Lqdiqdt+eLdid+ef（1）uduqidiqeLd、LqRsf式中：、为定子电压和电流在 d、q 轴下的分量，V、A；为当前 PMSM 的转子磁链旋转角速度，rad/s；分别为 dq 坐标下 PMSM 的电感分量，H；为定子电阻，；为合成的转子磁链，Wb。电机磁链方程10为d=Ldid+fq=Lqiq（2）d、q式中：为 dq 坐标下的磁链分量，Wb。电机转矩方程11为Te=32p(LdLq)idiq+fiq（3）Te式中：为电机电磁转矩，Nm；p 为极对数。电机机械运动方程11为TL=TeJmdmdtBm（4）TLJm式 中：为 驱 动 电 机 的 负 载 转 矩，Nm；为2西华大学学报（自然科学版）2023年kgm2mPMSM 的转动惯量，；为 PMSM 的转子转动角速度，rad/s；B 为驱动电机的阻尼系数。1.2无离合器 AMT 系统模型1.2.1在挡模型当变速器在挡行驶时，PMSM 的输出转矩经过变速箱到达主减速器，再通过传动轴传递给车轮，以驱动汽车行驶。系统动力学方程12如下:Jm+Jti+Jtoi2g+Joi2gi2odmdt=TmTmfk(oigiow)igiob(migiow)igio（5）(Jw+mrw2)dwdt=k(oigiow)+b(migiow)Tw（6）Jti、Jto、Jo、Jwkgm2TmfTwk、bowwrwm式中：为 AMT 输入轴、输出轴、主减速器以及车轮的转动惯量，；、分别为驱动电机摩擦转矩、整车行驶阻力转矩，Nm；分别为驱动轴弹性、阻尼系数；、分别为主减速器输出轴、车轮的转动角度，rad；为车轮的角速度，rad/s；为车轮的半径，m；为汽车总质量，kg。1.2.2空挡模型处于空挡状态时没有动力输出，其动力学方程为(Jtoi2o+Jo)dtodt=Toio（7）(Jw+mr2w)dwdt=ToTw（8）toTo式中：为 AMT 输出轴角速度，rad/s；为主减速器输出轴转矩，Nm。1.2.3摘挂挡模型摘挂挡时，控制的主要对象是啮合套。对拨叉施加沿齿轮轴的轴向力，产生摩擦力矩，从而使同步器主、从动部分的转速差逐渐减小至 013。在理想条件下，由转矩、转动惯量与角加速度的关系可得同步器主动端、从动端的动力学方程分别为Jmdmdt=sign(mm1)TsTm（9）Jcdm1dt=sign(mm1)TsToigio（10）TsJm式中：为同步器主动端的输入转矩，Nm；为kgm2m1Jckgm2PMSM 的转动惯量，；为同步器从动端的角速度，rad/s；为同步器的转动惯量，；sign为符号函数。2换挡控制策略2.1控制系统结构在换挡过程中，首先由整车控制器(vehiclecontrolunit，VCU)根据车辆状态判断是否需要进行换挡，若需要换挡则发出指令给变速器电机集成控制器(transmission-motorcontrolunit，T-MCU)启动换挡过程。集成控制器根据换挡过程各阶段相应的控制策略，得到驱动电机及变速器的需求，并根据传动系统反馈的信息，判断换挡过程各个阶段的执行情况，使整车能够顺利完成换挡并传递换挡结束信息给 VCU。PMSM+AMT 换挡控制系统结构如图 2 所示。2.2换挡控制策略PMSM+AMT 系统换挡过程可分为 5 个阶段。卸载阶段电机应处于转矩模式，摘挡阶段电机由转矩模式转换为自由模式，同步阶段电机应处于转速模式，挂挡阶段电机处于自由模式，转矩恢复阶段电机恢复到转矩模式14。在这5 个阶段中AMT 处于卸载、摘挡、同步、挂挡、转矩恢复 5 种状态之一。1）卸载。T-MCU 控制驱动电机降低输出转矩，为了避免驱动电机输出转矩脉动，需要控制驱动电机的输出转矩以一定的速率降低。结合式（4）和式（5）可推导出驱动电机在卸载阶段的转矩变化率应满足|k1|=?dTm1dt?Jmi2gi2o+Jtoi2o+Jo+Jw+mr2wigiorwj+dTw1dt?（11）k1Tm1Tw1jm/s3式中：为卸载阶段的转矩变化率；为卸载阶段驱动电机的输出转矩，Nm；为准备摘挡过程行驶阻力矩，Nm；为冲击度，。2）摘挡。当集成控制器接收到驱动电机输出转矩降低至目标转矩时的信息后卸载阶段完成，集成控制器发出摘挡控制指令给换挡执行机构，摘挡过程开始，同步器开始分离，当到达相应的位置后反馈信息给集成控制器，集成控制器判定摘挡阶段结束。第5期杨镇瑜等:纯电动汽车 PMSM+AMT 换挡控制策略3摘挡时由于驱动电机和变速器会有转速差产生，此时整车的驱动力矩为同步器的滑摩转矩，故在滑摩阶段的同步器滑摩转矩12应满足|k2|=?dMsdt?Jmi2gi2o+Jtoi2o+Jo+Jw+mr2wigiorwj+dTw2dt?（12）k2MsTw2式中：为摘挡过程同步器目标滑摩转矩变化斜率；为同步器滑摩转矩，Nm；为行驶阻力矩，Nm，可忽略不计。3）同步。驱动电机进入转速模式，并开始进行主动调速。根据测得的同步器从动端的转动速度来计算PMSM 的目标转速15。m1=m1igtarigm1（13）igtarm1m1m1式中：为目标挡位传动比；为 PMSM 的目标转速，rad/s；为同步器从动端的角速度，rad/s；为预设转速偏差，rad/s。当转速差缩小到设定值，AMT 接收到集成控制器发送的同步指令，开始施加同步力矩，使同步器通过其主从部分的滑磨作用，进一步减小两端的转速差，直至到达目标值。4）挂挡。驱动电机进入自由模式。驱动电机在此阶段的转速初始值与上一阶段的结束值相同，转矩初始值与上一阶段的结束值一致。此阶段由换挡电机带动换挡执行机构进行相应的挂挡动作。对于挂挡过程的控制，为了缩短换挡时间，因此只考虑换挡执行机构能够快速挂挡。5）转矩恢复。驱动电机的目标转矩确定方法与准备摘挡阶段类似，也根据冲击度标准来制定转矩恢复变化率。转矩初始值为挂挡结束时的驱动电机转矩，变化率应尽可能大，以减小换挡时间。结合式（4）和式（5）可推导转矩恢复的变化率应满足|k3|=?dTm3dt?Jmi2gi2o+Jtoi2o+Jo+Jw+mr2wigiorwj+dTw3dt?（14）k3Tm3Tw3式中：为转矩恢复过程目标转矩曲线斜率；为电机输出转矩，Nm；为挂挡过程行驶阻力矩，Nm。2.3基于查表的 MTPA 驱动电机控制算法采用基于空间矢量脉宽调制算法以及最大转矩电流比控制（spacevectorpulsewidthmodulation-maximumtorqueperampere,SVPWM-MTPA）方法控制驱动电机16。通过确定旋转坐标系下的 d轴电流来充分利用磁阻转矩，使驱动电机在输出相同转矩的情况下其定子电流最小。将定子电流分加速踏板制动踏板整车控制器VCU控制命令结束请求整车车辆状态集成控制器 T-MCU驱动电机信息驱动电机控制模式变速器工作模式变速器信息输出转速输出转矩驾驶员工作模式转矩模式转速模式自由模式在挡摘挡空挡挂挡挡位速比输入及输出轴转速输入及输出轴转矩同步器信息PMSM+AMT 系统驱动电机变速箱图2PMSM+AMT 换挡控制系统结构Fig.2PMSM+AMTshiftcontrolsystemstructure4西华大学学报（自然科学版）2023年解为 d、q 轴电流，可得到 d、q 轴的电流满足：id=|is|cosiq=|is|sinis=i2d+i2q（15）is式中：为 PMSM 的定子电流矢量，A；为 PMSM的定子电流矢量和 d、q 轴坐标的电流矢量夹角。通过拉格朗日极值定理可以构造出的辅助函数为F=i2d+i2q+T 1.5pfiq+(LdLq)idiq（16）F式中：为拉格朗日函数；为拉格朗日的乘子。对函数 F 求偏导16，得到id=f+f2+4(LdLq)2i2q2(LdLq)（17）电流矢量夹角满足MTPA=arccosf+f2+8(LdLq)2i2s4(LdLq)is（18）idiq得到各转速、转矩值对应的最佳、值。在仿真模型中采用基于查表法的 MTPA 控制策略，并使用前馈解耦控制算法以提高系统的动态响应特性，通过 SVPWM 控制逆变器以达到控制驱动电机的目的。MTPA-SVPWM 控制策略如图 3 所示。速度环nrefTrefnfbkPID电流查询表电压解耦前馈PIDPID/abcuUDCuiiaibiciSVPWM逆变器M位置传感器车辆模型e电角度机械速度iqrefidrefuqrefudrefe*de*ddq/dq/图3MTPA-SVPWM 系统原理框图Fig.3MTPA-SVPWMsystemschematicdiagram采用 MTPA 控制时，以速度环为例，通过传感器获得反馈速度，将目标转矩作为 PID 控制器的输出。通过查询 PMSM 的目标转矩与实际转速，得到 d、q 轴的目标电流，并通过电流表查询控制目标 d、q 轴电压 udref、uqref，经过电压前馈解耦控制后输出电压矢量 u、u，最后经 SVPWM 调制得到逆变器控制信号。对于凸极型的PMSM，其转矩的变化率与PMSM的定子磁链、转矩角以及转矩角的变化率有关，通过确保转矩变化率为正来保证转矩是随着转矩角的增大而增大。当凸极系数大于 1 时，应满足|s|LdLdLqf（19）s式中，为定子磁链矢量，Wb。磁链的值可以通过测量定子的电压和电流等物理量来建立磁链模型，然后间接计算估计获得。基于电压电流模型可将其表示为17s=w(us(t)is(t)Rs)dt（20）usis式中：为定子电压，V；为定子电流，A。在实际的控制方式中，会采用低通滤波器来代替纯积分器，但这种改进会带来定子磁链的幅值与相位误差18，而空间矢量脉宽调制理论可以较好地解决这个问题。SVPWM 的理论是平均值等效原理19，需要将电压进行分解，SVPWM 电压矢量分解如图 4 所示。第5期杨镇瑜等:纯电动汽车 PMSM+AMT 换挡控制策略5Sector4Sector3Sector5Sector6Sector1Sector2110U6101U5001U1011U3010U21 3UdeUrefUUUref=2/3Udc(Sa+aSb+a2Sc)2/3Udc100U4图4SVPWM 电压矢量分解图Fig.4SVPWMvoltagevectordecompositiondiagramSVPMW 控制算法下的空间电压矢量可表示为utotal=ua(t)+ub(t)e2j3+uc(t)e4j3=32umej（21）ua、ub、ucutotal=2ftft式中：为三相的电压矢量；为合成的空间电压矢量；为合成的空间电压矢量的角度，rad，可表示为，其中 为电源频率，为时间。通过将 360 度的电压空间分为 60 度一个扇区，共 6 个扇区，利用这 6 个基本有效矢量和两个零量可以合成 360 度内的任何矢量。为了得到逆变器的目标开关时间，可以将合成的空间电压矢量分解到轴上，并可进一步控制磁链的合成12。3仿真验证3.1仿真模型为了验证所提策略的有效性，使用 MATLAB/Simulink 软件建立了整车的仿真模型。该模型主要由 PMSM 模块、AMT 模块和整车纵向动力学模块组成。PMSM 模块如图 5 所示。以转速模式为例，PMSM 接收到目标转速值，与实际转速作差，差值作为 PID 控制器的输入，输出当前目标转速下的期望转矩，进行限制后查询 MTPA 控制策略表，得到最佳的 d、q 轴电流值，并结合前馈解耦控制计算出 d、q 两相电压，通过 SVPWM 求得占空比，输入到三相桥臂，从而控制转速。图5PMSM 模块Fig.5PMSMmoduleAMT 模块如图 6 所示，主要模拟换挡过程中变速器的动力学行为。其输入为当前挡位、PMSM的输出转矩、转速和变速器工作模式，输出为变速器输入轴的转矩及转速、变速器输出轴的转矩及转速以及同步器状态信息。整车纵向动力学模块如图 7 所示，主要模拟换挡过程中整车的纵向动力学行为。其输入为主减速器的输出转矩、当前挡位、整车质量、坡度和制动力，输出为车速。mrCDfm2仿真参数：整车质量 为 1450kg；车轮半径w为 0.316m；空气阻力系数为 0.32；滚动阻力系数 为 0.015；迎风面积 A 为 2.45；驱动电机额定/峰值功率为 45/90kW，额定/峰值转速为 2200/6000r/min，额定/峰值转矩为 195/300Nm；动力电6西华大学学报（自然科学版）2023年i0=6.8i1=1.6i2=0.95池简化为恒定电压放电，其容量为 20.7kWh；传动系统的主减速比为，一挡传动比为，二挡传动比为。3.2仿真分析以 10%、30%、60%加速踏板开度下 1 挡升2 挡为例，纯电动汽车换挡过程的 PMSM+AMT 系统输出转矩、输出转速、冲击度的仿真结果如下。1）10%加速踏板开度。10%加速踏板开度的仿真结果如图 8 和 9 所示。51.032s 之前为纯电动汽车的加速过程，51.03251.045s 为卸载阶段，51.14551.307s 为同步阶段，51.40751.415s 为转矩恢复阶段，之后整车继续加速。整个换挡过程耗时 0.383s。对于升挡过程电机输出转矩曲线，可以看出卸载阶段转矩从 12.1Nm 开始线性下降，摘挡过程迅速调节输出转矩至 0，同步过程中断动力传递，挂挡过程驱动电机输出转矩逐渐回升，转矩恢复过程转矩进一步增大，最终达到 19.53Nm 的转矩后开始下降。驱动电机在卸载阶段处于转矩模式，驱动电机的输出转矩开始逐渐降低，当驱动电机的输出转矩开始小于负载后，驱动电机趋于倒拖状态。同步阶段没有动力输出，整车进行惯性行驶，在 51.407s同步阶段结束后，进入动力恢复阶段，驱动电机的转速输出与自动变速器的转速输入逐渐相同，整个过程的转速未出现明显超调。从 51.043s 开始，整车驱动力开始小于行驶阻力，车速开始下降；经过摘挡、同步、挂挡等阶段后，在 51.42s 时，驱动力开始大于行驶阻力，车速开始上升。m/s3m/s3根据冲击度仿真可以看出，在 10%加速踏板开度下的换挡过程中，PMSM+AMT 系统在卸载阶段的最大冲击度为9.89；加载阶段的最大冲击度为 9.8。2）30%加速踏板开度。30%加速踏板开度的仿真结果如图 10 和 11 所示。18.401s 之前为纯电动汽车的加速过程，18.40118.445s 为卸载阶段，18.54518.752s 为同步阶13452gear_actTm_act-T-T-T-T-T-T-2.2941.094Goto1GotoFrom7From8From3From1MTMTwrwrProductig1ig21*,MultiportSwitch3Nm_actNm_actTm_actgear_actN_outN_outnm_fbnm_fbPPtheta_otheta_oSubsystem23451T_outT_outGoto3From5T_out图6ATM 系统模型Fig.6ATMsystemmodel103T_outToutmmFtFtFfFfFiFiFwFwFbFbslopealphaslopealphabrkm2gear_act-C-speedbrakegear_acstigemasigemaSubtractDivideaGotoKTsz-1Discrete-TimeIntegrator3.6m/s-km/h1ua+图7整车模型Fig.7Vehiclemodel第5期杨镇瑜等:纯电动汽车 PMSM+AMT 换挡控制策略7段，18.85218.881s 为转矩恢复阶段，之后整车继续加速。整个过程耗时 0.48s。从升挡过程电机输出转矩曲线可以看出，卸载阶段转矩从 29.66Nm 开始线性下降，摘挡过程迅速调节输出转矩至 0，同步过程中断动力传递，挂挡过程驱动电机输出转矩逐渐回升，转矩恢复过程转矩进一步增大，最终达到 50.11Nm 的转矩后开始下降。在 18.545s 开始同步，整车动力中断，整车进行惯性行驶，18.752s 同步阶段结束后，进入动力恢复阶段，驱动电机的转速输出与自动变速器的转速输入逐渐相同，整个过程的转速未出现明显超调。从 18.441s 开始，整车驱动力开始小于行驶阻力，车速开始下降；经过摘挡、同步、挂挡等阶段后，在 18.867s 时，驱动力开始大于行驶阻力，车速开始上升。m/s3m/s3根据冲击度仿真可以看出，在 30%加速踏板开度下的换挡过程中，PMSM+AMT 系统在卸载阶段的最大冲击度为9.92，加载阶段的最大冲击度为 9.83。3）60%加速踏板开度。60%加速踏板开度的仿真结果如图 12 和 13所示。9.36s 之前为纯电动汽车的加速过程，9.369.45s 为卸载阶段，9.559.77s 为同步阶段，9.879.94s 为转矩恢复阶段，之后整车继续加速。整个过程耗时 0.58s。从升挡过程电机输出转矩曲线可以看出，卸载阶段转矩从 56Nm 开始线性下降，摘挡过程迅速调节输出转矩至 0，同步过程中断动力传递，挂挡过程驱动电机输出转矩逐渐回升，转矩恢复过程转506040302010017.518.018.519.019.520.0时间/s4 5004 0003 5003 0002 5002 000转速/(rmin1)驱动电机输出转速驱动电机输出转矩车速转矩/(Nm),车速/(kmh1)图1030%加速踏板开度转矩、转速、车速Fig.1030%acceleration pedal opening torque,rotationalspeed,speed1050510冲击度/(ms3)17.017.518.018.519.019.520.0时间/s图1130%加速踏板开度冲击度Fig.1130%accelerationpedalopeningimpactdegree8010060402008.58.09.09.510.010.511.0时间/s5 0004 5004 0003 5003 0002 500转速/(rmin1)驱动电机输出转速驱动电机输出转矩车速转矩/(Nm),车速/(kmh1)图1260%加速踏板开度转矩、转速、车速Fig.1260%accelerator pedal opening torque,rotationalspeed,speed40302010050.050.551.051.552.052.553.0时间/s4 0003 5003 0002 5002 000转速/(rmin1)驱动电机输出转速驱动电机输出转矩车速转矩/(Nm),车速/(kmh1)图810%加速踏板开度转矩、转速、车速Fig.810%acceleratorpedalopeningtorque,rotationalspe-ed,speed1050510冲击度/(ms3)50.050.551.051.552.052.553.0时间/s图910%加速踏板开度冲击度Fig.910%acceleratorpedalopeningimpactdegree8西华大学学报（自然科学版）2023年矩进一步增大，最终达到 94.58Nm 的转矩后开始下降。在 9.55s 开始同步，整车动力中断，整车处于惯性行驶阶段，在 9.77s 同步过程结束后，进入动力恢复阶段，驱动电机的转速输出与自动变速器的转速输入逐渐相同，整个过程转速未出现明显超调。从 9.44s 开始，整车驱动力开始小于行驶阻力，车速开始下降。经过摘挡、同步、挂挡等阶段后，在 9.89s 时，驱动力开始大于行驶阻力，车速开始上升。m/s3m/s3根据冲击度仿真可以看出，在 60%加速踏板开度下的换挡过程中，PMSM+AMT 系统在卸载阶段的最大冲击度为9.96，加载阶段的最大冲击度为 9.86。m/s3结果表明，本文所提的换挡控制策略在整个换挡过程中产生的最大冲击度均未超过德国冲击度标准 10，且换挡时间皆少于 0.6s，满足换挡品质要求。4结论基于空间矢量脉宽调制的最大转矩电流比控制方法能有效降低电机输出转速及转矩脉动，提高纯电动汽车的动态响应，以满足不同道路工况下的需求。经过在不同加速踏板开度下的验证，本文提出的 PMSM+AMT 系统换挡控制策略能使纯电动汽车的换挡时间较短，驱动电机输出转矩变化平稳，升挡过程电机转速无明显超调，系统冲击度满足标准要求，提高了驾乘舒适性。但由于本文采用的是基于冲击度上限的控制策略，通过调整上限值，冲击度还有优化的空间。参考文献1叶珂羽.纯电动汽车两挡 AMT 换挡过程优化控制 D.长春:吉林大学,2017.YEKY.Optimizationcontroloftwo-speedAMTshiftingprocessforpureelectricvehicleD.Changchun:JilinUniversity,2017.2赵玉才.纯电动汽车 AMT 换挡执行机构设计及控制方法研究 D.合肥:合肥工业大学,2015.ZHAOYC.ResearchonshiftactuatordesignandcontrolmethodofpureelectricvehicleAMTD.Heifei:HefeiUniversityofTechnology,2015.3赵伟桦.纯电动汽车 AMT 换挡控制系统的研发 D.合肥:合肥工业大学,2015.ZHAOWH.Researchanddevelopmentofpureelec-tric vehicle AMT shift control system D.Hefei:HefeiUniversityofTechnology,2015.4KIMYK,KIMHW,LEEIS,etal.Aspeedcon-trolforthereductionoftheshiftshocksinelectricvehicleswithatwo-speedAMTJ.JournalofPowerElectronics,2016,16（4）:13551366.5岳汉奇.电动车无动力中断换挡 AMT 变速箱优化与控制 D.长春:吉林大学,2020.YUEHQ.OptimizationandcontrolofAMTtrans-missionwithoutpowerbreakshiftforelectricvehicleD.Changchun:JilinUniversity,2020.6TIANY,YANGH,MOW,etal.Optimalcoordin-atinggearshiftcontrolofatwo-speedtransmissionforbat-tery electric vehiclesJ.Mechanical Systems and SignalProcessing,2020,136（1）:106521.7WALKERPD,FANGYH,ZHANGN.Dynam-icsand control of clutchless automated manual transmis-sions for electric vehiclesJ.Journal of Vibration&Acoustics,2017,139（6）:113.8LIJQ,CHENJW,WANGYH,etal.Shiftpro-cess 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