随着石油资源的消耗和电池、电机控制技术的进步,许多企业包括互联网公司开始研究以纯电动汽车为主的新能源汽车,汽车产业呈现电动化、智能化、网联化趋势。电驱动系统作为纯电动汽车的核心之一,与发动机相比,驱动电机具有较宽的高效转速区,通常需要装备两挡变速器匹配汽车动力需求,AMT具有结构简单紧凑、效率高等优势,电控电动式换挡执行机构与换挡电机配合只需要电源就可以完成换挡操作,电控电动式AMT适合于纯电动汽车。本文以某驱动电机主动同步的电机-变速器直连电驱动系统为研究载体,重点研究对象为电控电动式换挡执行机构。执行机构的机械精度与控制性能直接影响换挡是否成功与换挡品质,本文以缩短换挡中断时间同时减小换挡冲击为目标,结合换挡过程控制策略,对换挡执行机构做出以下研究:(1)换挡电机及换挡执行机构分析及建模。针对滚珠丝杠式换挡执行动力传递路线,通过电压平衡与转矩平衡方程式搭建了有刷直流电机(BDC)数学模型,研究了传动过程中每个部件的受力与运动,搭建换挡电机-执行机构整体运动模型,得到换挡执行机构运动状态随电机端电压、换挡阻力变化的响应关系。(2)驱动电机主动同步换挡过程控制策略优化。在保持换挡冲击度小于10m/s~3的基础上,以减小换挡阻力和换挡时间为目标制定了详细的换挡过程控制策略,包括啮合与分离阶段驱动电机主动降扭的转矩补偿,驱动电机主动调速减小牙嵌式离合器结合过程碰撞阻力。通过ADAMS建立牙嵌式离合器结合过程齿面碰撞、啮合模型,通过仿真分析转速差、换挡力和残余扭矩对换挡阻力的影响,同时以增加换挡力的方式弥补驱动电机因调速、调扭控制精度不足所造成的换挡困难。(3)换挡执行机构控制策略研究。根据控制策略,将换挡执行机构控制分为三段控制,其中第一阶段和第三阶段需要在最短的时间内完成,同时为了防止撞击,需要保证超调量,第二阶段为了削弱二次冲击,需要按照规定的位移轨迹。(4)三闭环控制器设计。设计了换挡执行机构电流环、速度环和位置环三闭环控制系统,电流环、速度环采用PI控制,位置环采用PID控制器,针对PID控制参数难于在线调整的问题,将其与模糊控制、神经网络相结合,搭建Mamdani结构的模糊神经网络控制模型,在模糊PID控制的基础上使控制器具有学习能力。(5)台架实验验证。首先对试验台架进行标定,完成静态换挡试验,验证换挡执行机构自适应PID控制算法的有效性。然后进行换挡过程台架试验,通过前后换挡时间和换挡冲击度对比,验证控制策略优化的有效性。