随着世界各国陆续提出燃油车停售时间表,我国发布双积分政策,电动车作为最有发展前景的新能源车型,其研究的重要性不言而喻。电机和变速箱的集成与控制由于具有成本和改善整车性能的优势,逐步成为研究的热点。本文以某装备了永磁同步电机和无同步器、无离合器两挡自动变速箱的电动物流车为研究载体,在完成了动力匹配的基础上,对系统的换挡过程进行定量建模分析;制定了驱动电机、变速箱和换挡执行机构的协调控制的策略;根据换挡品质评价指标,利用快速非支配多目标遗传算法(Non-dominated Sorted Genetic Algorithm-Ⅱ,NSGA-2)完成了对换挡控制参数基于不同驾驶员风格的换挡过程全局优化。全文主要包含以下内容:(1)统计典型城市工况数据,得到车辆运行的高频工作点,完成了电机、变速箱与整车的匹配工作。匹配的内容主要包括:电机的额定功率、额定扭矩、最大功率、最大扭矩、变速箱的速比、主减速器速比。(2)建立整车动力学模型。建立基于模型的前馈力矩和车速反馈力矩控制的驾驶员模型,电机,变速箱,主减速器等模型;建立用于研究驱动电机换挡过程中动态调节特性的电机动态控制模型。分析了永磁同步电机基速以下的几种控制策略,并对最大转矩电流比(Maximum Torque Per Ampere,MTPA)和直轴电流为0(i_d=0)两种策略进行了对比研究和软件实现;针对驱动电机弱磁一区的控制,提出了改进的负i_d补偿法,扩大了恒转矩工作区并完成了驱动电机恒转矩区和弱磁区的过渡区的控制。(3)建立了驾驶员短效驾驶风格识别模型。分析不同人群不同情境下的驾驶特性及其驾驶风格的类型,研究不同驾驶风格下可能的踏板操作特性;根据踏板特性的可能结果制定模糊规则辨识驾驶员的短效驾驶风格并建立模糊控制器用于识别换挡时刻的短效驾驶风格;据该驾驶风格辅助决策换挡过程的控制参数并完善驾驶员模型。(4)提出无离合器、无同步器电控机械式自动变速器(Automatic Machincal Transmission,AMT)电动物流车的换挡品质的评价指标,据此对换挡控制参数的范围进行定量研究,并完成了基于NSGA-2的针对换挡全过程的换挡控制参数多目标优化。首先,分析了各个换挡阶段的特点和各相关部件的动作,建立了每个阶段的动力学模型;然后,分析了换挡控制参数与换挡冲击度、换挡总时间之间的数学定量关系;其次,使用ADAMS软件建立虚拟样机,对不同换挡参数下的换挡冲击度和换挡时间进行仿真,对控制参数进行进一步确定;再其次,针对动力学模型和换挡品质评价指标,建立以换挡冲击度、换挡时间为目标函数,以电机扭矩卸载速度、电机剩余扭矩、啮合同步转速差、啮合套移动速度、电机扭矩恢复速度为优化参数的换挡全过程的多目标优化,并编写NSGA-2算法求出Pareto最优解。最后,针对短效驾驶风格强度因子进行不同因子下的换挡控制参数的个性化确定。(5)完善并验证换挡过程控制策略。首先,进行台架试验,验证电机控制策略的响应性能;然后,进行实车试验,通过判断换挡时间,各部件的动作时序,换挡冲击度与驾驶风格的关系验证个性化换挡和各主动件的协调控制的效果。试验包括:电机的调速、调扭性能台架试验,换挡台架试验,不同踏板操作下的整车换挡试验。