Анализ систем управления механизмами переключения передач мехатронных трансмиссий

Введение (постановка задачи и актуальность). В рамках настоящего исследования выполняется обзор и анализ возможных вариантов построения систем управления переключением передач для транспортных средств с мехатронными трансмиссиями с целью выявления соответствующих преимуществ и недостатков для каждой схемы и определения наиболее оптимального решения для применения в составе указанных объектов колёсной техники с точки зрения затрат энергии и быстродействия.

Цель исследования – выявление наиболее оптимальной системы управления механизмами переключения передач мехатронных трансмиссий для транспортных средств с электрической тягой.

Методология и методы. Настоящая работа строится на основе методов обзора и анализа систем управления механизмами переключения передач для рассматриваемых исполнений трансмиссии.

Результаты и научная новизна. В результате проведённого анализа было установлено, что наиболее подходящим вариантом для управления процессом переключения передач будут системы на основе исполнительных электрических актуаторов. Данные системы управления позволят обеспечить необходимое быстродействие при переключении передач и снизить суммарные затраты энергии.

Практическая значимость. Полученные выводы могут быть использованы при проектировании систем управления переключением передач в составе мехатронных трансмиссий для транспортных средств на электрохимических источниках энергии.

1. Ma J., Zhu G., Hartsig A., Schock H. Model-based predictive control of an electro-pneumatic exhaust valve for internal combustion engines / Proceedings of American Control Conference, Seattle, USA, June 2008. – P. 298–305.

2. Lazar C., Caruntu C.F., Balau A.E. Modelling and predictive control of an electro-hydraulic actuated wet clutch for automatic transmission / Proceedings of IEEE International Symposium on Industrial Electronics (ISIE 2010) Bari, Italy, July 2010.

3. Glielmo L., Vasca F. Optimal control of dry clutch engagement / Tech. Rep., SAE Technical Paper Series. – Detroit, Mich, USA, 2000.

4. Li J.-Q., Lu M., Zhu Y.-Q. The study on the gear shifting strategy for 2-speed planetary transmission of plug-in electric buses / Proceedings of the 2nd International Conference on Electronic and Mechanical Engineering and Information Technology (EMEIT ’12), Paris, France, September 2012. – P. 1671–1675.

5. Wang W., Li J., Sun F. Pseudo-spectral optimisation of smooth shift control strategy for a two-speed transmission for electric vehicles // Vehicle System Dynamics. – 2019. – V. 58 (4). – P. 604–629. DOI: 10.1080/00423114.2019.1594316.

6. Li J., Wei H., Sun F., Zhang Ch. Coordinated control of downshift powertrain of combined clutch transmissions for electric vehicles // Energy Procedia. – 2014. – V. 61. – P. 1917–1920. DOI: 10.1016/j.egypro.2014.12.241.

7. Langjord H., Johansen T. Dual-mode switched control of an electropneumatic clutch actuator // Transactions on Mechatronics. – 2011. – 14 p. DOI: 10.1109/TMECH.2009.2036172.

8. Balau A., Caruntu C., Lazar C. // Mechanical Systems and Signals Processing. – 2011. – V. 25. – P. 1911– 1922. DOI: 10.1016/j.ymssp.2011.01.009.

9. Liu H., Lei Y., Li Z., Zhang J., Li Y. Gear-shift strategy for a clutchless automated manual transmission in battery electric vehicles // SAE Int J Commerc Veh. – 2012. – V. 5. – P. 57–62. DOI: 10.4271/2012-01-0115.

10. Kulkarni M., Shim T., Zhang Y. Shift dynamics and control of dual-clutch transmissions // Mechanism and Machine Theory. – 2007. – V. 42. – No. 2. – P. 168–182.

11. Gao B., Meng D., Shi W., Cai W., Dong Sh., Zhang Y., Chen H. Topology optimization and the evolution trends of two-speed transmission of EVs // Renewable and Sustainable Energy Reviews. – 2022. – V. 161, 112390. – 17 p. DOI: 10.1016/j.rser.2022.112390.

12. Walker P., Zhu B., Zhang N. Powertrain dynamics and control of a two speed dual clutch transmission for electric vehicles // Mech Syst Signal Process. – 2017. – V. 85. – P. 1–15. DOI: 10.1016/j.ymssp.2016.07.043.