电控液压是转向新技术,可提高车辆的转向灵活性,双向行驶汽车属于应市场需求而生,车辆双向均可驾驶、转向对驾驶员更友好,更适应特殊场合的使用。但双向行驶车辆有几个设计难点①两驾驶室可靠切换;②角度控制精确且能修正;③单向各转向模式切换流畅;④转向系统安全可靠。围绕如何解决这些困难,实现双向行驶车辆设计目标,文章介绍了一种糅合机械转向和电控液压转向的转向系统设计方案,从机械转向系统设计、电控液压转向系统设计及控制策略等方面,介绍了这套转向系统,解决了以上设计难点,并实现了样车生产。

为顺应绿色能源、低碳环保的新能源汽车发展潮流,提出一种针对太阳能主流乘用车的全自动一体化混合动力总成设计。其采用单轴并联式混合动力系统结构,通过一体化的燃油发动机——电动/发电机减小动力总成的整体尺寸。同时,针对混合动力汽车在加速运行情况下,引入发动机驱动而造成的整车冲击问题,提出了一种基于“PID+Bang-Bang控制”的发动机和电动机转速差跟踪控制策略。实验仿真证明,所提模式切换策略可以有效地提升整车运行的平顺性。

研究了在一通道发生故障时,10 kW级差速器式双余度机电伺服系统的模式切换和故障重构过程。通过仿真对比了主-主工作模式和主-备工作模式时系统的暂态特性和频率特性参数;分析了主-主切换模式和主-备切换模式的正弦切换过程;并通过试验实现了在零位时和最大位移时的正弦切换曲线。仿真对比发现,与主-备工作模式相比,主-主工作模式的暂态特性和频率特性的参数更优;试验结果与仿真结果趋势一致,与在最大位移处的切换过程相比,在零位时切换的切换时间和振荡过程更长。因此,对于只有摩擦和惯量的被动负载的10 kW级机电伺服系统,无论采用哪种切换模式,都能实现可靠切换。

提出了一种系统方法,用于双模式功率分流无级变速器的分析与设计。建立了基于机械点的功率分流无级变速器的速比、转矩比、功率分流比特性方程。通过对速比、转矩比、功率分流比设定限值,获得机械点可行域。给定功率分流无级变速器的结构简图,由机械点可行域得到基本速比可行域,采用2K-H(NGW)型简单行星齿轮组,获得可行结构方案。建立了模式切换条件,使输入分流与复合分流在低速比机械点进行同步切换,获得了3个结构简图。设定两个机械点为0.66和1.33,获得了双模式功率分流无级变速器的结构方案。通过模式切换,该结构方案能有效减小无级变速支路的功率、转速、转矩,当速比范围为0.4<τ<1.8时,系统效率高于90%。

容腔压力是管路系统的主要控制对象,用高速开关阀代替普遍使用的比例阀进行压力调控,可大幅降低系统成本。针对单腔双阀压力跟踪系统,提出了一种模式切换结合模糊PWM的气动容腔压力控制方法。该方法的目的是减小超调,降低调节时间,提高压力跟踪性能。首先由模糊控制器根据偏差给出占空比指令,然后通过引入PWM将开关量转换为连续量调节,进而通过快速切换开关阀的工作模式实现容腔内压力的精细化调节。仿真结果表明:阶跃响应的超调量小于0.6%,峰值时间0.15 s,调节时间0.16 s,同时能够很好的跟踪上0.5 Hz的谐波信号,与当前控制策略相比,超调量和调节时间均有明显的降低。

为提高液压机械传动装置(HMT)模式切换过程稳定性,提出了一种HMT模式切换滚动协调控制方法。该方法通过对HMT模式切换原理分析和切换过程模型建立,制定了基于模型预测控制的模式切换机构转矩和液压调速系统排量比调节的滚动协调控制策略;以减小HMT输出转速误差和车辆冲击度为目标,设计了具有状态约束的滚动协调控制器。仿真和试验结果表明,与未采用滚动协调控制方法相比,该方法可减小模式切换过程输出转矩、转速波动,动载荷降低32.9%,冲击度减小37.31%,模式切换时间减少0.28 s,且排量比调节使得模式切换前后稳定输出转速基本保持一致,对模式切换过程有较好的控制效果,切换品质得到较大提高。研究结果对液压机械传动装置的实际工程应用具有一定的参考价值。

针对液压机械传动装置(HMT)模式切换时易出现动力中断、冲击度大且切换前后稳定输出转速不一致等问题,提出了一种排量预测及转矩协调控制的模式切换方法。该方法通过建立HMT模式切换数学模型,基于二次型最优控制理论,对切换过程离合器转矩进行了协调控制;根据模式切换前后液压调速系统流量平衡方程,建立了基于所处工况信息(输入转速、负载转矩)的排量预测模型,通过控制变量液压泵排量阶跃调节至预测值,实现了模式切换前后稳定输出转速的基本一致。仿真结果表明:与传统方法相比,该方法可使HMT模式切换过程最大输出转矩损失系数降低29.85%、切换时间减少17.82%、切换冲击度控制在合理范围内,同时,排量调节有效减小了切换前后稳定输出转速的误差,模式切换品质得到明显提高。

双向行驶汽车属于应市场需求而生,车辆双向均可驾驶、转向,对驾驶员更友好,更适应特殊场合的使用。但双向行驶车辆有几个设计难点:一是两驾驶室可靠切换;二是角度控制精确且能修正;三是单向各转向模式切换流畅;四是转向系统安全可靠。围绕如何解决这些难点,实现双向行驶车辆设计目标,介绍了一种糅合了机械转向和电控液压转向的转向系统设计方案,从机械转向系统设计、电控液压转向系统设计及控制策略等方面全面介绍了这套转向系统,解决了以上设计难点,并实现了全驱样车生产。样车经过下线调试及多工况路试,车辆的各项性能完全满足设计要求。

针对电磁制动与液压制动复合制动系统的模式切换所造成的车辆制动不稳定的现象,提出一种控制策略,采用逻辑门限值的控制方法来实现电磁液压复合制动系统的制动模式平稳切换。为实现制动力矩连续稳定的控制,再利用PID控制算法,协调制动模式切换时制动力矩所产生的波动,并通过仿真分析验证控制策略的有效性,使电磁液压复合制动系统更加实用可行。

多轴车辆在后桥增设电控液压转向系统，可实现整车的全轮转向，对整车性能有较大提升。但由此也引出几个问题：一是车辆变成全轮转向后，原车的前桥转向机构是否需要重新设计；二是当后桥车轮不需要转向或者当电控液压转向系统失效时，如何保证后桥车轮处于直行位置且一直保持在直行位置；三是全轮转向具有多种转向模式，模式之间如何平稳的进行切换。这些问题的合理解决决定着全轮转向系统的性能。以四轴车辆为研究对象，从机械、液压、电控三方面就提出的三个问题进行着重分析。