曠龍 林嘉 郭濤 鄭兆平 康宏 楊連波 呂俊成 馮華帥

【摘 要】隨著人們對(duì)環(huán)保的要求越來(lái)越高，汽車的排放法規(guī)、雙積分法規(guī)日趨嚴(yán)格，政府鼓勵(lì)車企創(chuàng)新，開(kāi)發(fā)出更多環(huán)境友好型的節(jié)能環(huán)保汽車，最近雙積分政策的修訂，除了支持純電動(dòng)汽車的發(fā)展，也明確鼓勵(lì)車企對(duì)低油耗車型的開(kāi)發(fā)。傳統(tǒng)的AMT變速器具有手動(dòng)變速箱齒輪傳動(dòng)一樣的高動(dòng)力傳輸效率、機(jī)構(gòu)緊湊、工作可靠等優(yōu)點(diǎn)，但是其速比調(diào)整范圍有限，發(fā)動(dòng)機(jī)匹配動(dòng)力總成效率表現(xiàn)一般，而且在換擋時(shí)存在動(dòng)力中斷的情況，駕駛體驗(yàn)不佳，AMT市場(chǎng)逐漸萎縮。文章對(duì)48 V系統(tǒng)P0+AMT+P3架構(gòu)的混合動(dòng)力整車性能進(jìn)行了研究，希望改良現(xiàn)有的AMT變速系統(tǒng)，使其匹配的整車滿足低油耗車的定義，改善換擋動(dòng)力中斷的問(wèn)題。

【關(guān)鍵詞】低油耗;AMT變速器;混合動(dòng)力

【中圖分類號(hào)】U463 【文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼】A 【文章編號(hào)】1674-0688（2020）02-0068-04

0 引言

AMT變速器具有手動(dòng)變速箱齒輪傳動(dòng)一樣的高動(dòng)力傳輸效率、機(jī)構(gòu)緊湊、工作可靠等優(yōu)點(diǎn)，相對(duì)AT/CVT/DCT變速箱，AMT變速箱結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、成本較低，但是由于AMT存在換擋動(dòng)力中斷明顯的問(wèn)題，駕駛體驗(yàn)不佳且其速比調(diào)整范圍有限，與發(fā)動(dòng)機(jī)匹配的動(dòng)力總成效率表現(xiàn)一般，因此AMT市場(chǎng)逐漸萎縮?；赑0+P3架構(gòu)的混動(dòng)AMT系統(tǒng)，可以有效解決AMT換擋動(dòng)力中斷的問(wèn)題，在換擋過(guò)程中控制P3電機(jī)補(bǔ)償驅(qū)動(dòng)扭矩，提高整車動(dòng)力響應(yīng)性，在車輛起步時(shí)P3電機(jī)驅(qū)動(dòng)車輛，待車速提高后控制P0電機(jī)帶動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)啟動(dòng)，避開(kāi)了發(fā)動(dòng)機(jī)高油耗區(qū)間，車輛剎車及滑行時(shí)，通過(guò)P3電機(jī)發(fā)電，進(jìn)行能量回收，降低整車油耗。

1 48 V系統(tǒng)P0+AMT+P3混合動(dòng)力整車架構(gòu)

上汽通用五菱汽車股份有限公司某款A(yù)MT車型搭建了48 V P0+AMT+P3的系統(tǒng)，其原理圖及混合動(dòng)力傳動(dòng)系統(tǒng)拓?fù)鋱D如圖1、圖2所示，系統(tǒng)主要由以下子系統(tǒng)組成：{1}48 V動(dòng)力電池（24 Ah）+BMS電池管理系統(tǒng);{2}P0電機(jī)（集成逆變器+控制器），風(fēng)冷;{3}P3電機(jī)（集成逆變器+控制器），水冷;{4}AMT專用變速箱+離合器;{5}P3電機(jī)冷卻系統(tǒng);{6}TCU（變速系統(tǒng)控制單元）;{7}EMS發(fā)動(dòng)機(jī)控制單元+HCU整車控制軟件;{8}線束系統(tǒng)及其他子零件。

AMT+P3電機(jī)設(shè)計(jì)為混合動(dòng)力專用變速箱，軸向尺寸小，整車布置基本不變，而且大部分子零件可以與傳統(tǒng)AMT共用，成本可控;在整車換擋時(shí)，P3電機(jī)補(bǔ)償扭矩，減少動(dòng)力中斷;在整車急加速時(shí)，P3與發(fā)動(dòng)機(jī)共同提供動(dòng)力，提高整車動(dòng)力響應(yīng)性;在車輛起步時(shí)，P3電機(jī)驅(qū)動(dòng)車輛前進(jìn)，待車速提高后P0電機(jī)帶動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)啟動(dòng)，避開(kāi)了發(fā)動(dòng)機(jī)低速高油耗區(qū)間;在車輛剎車及滑行時(shí)，配合剎車系統(tǒng)通過(guò)P3電機(jī)發(fā)電，進(jìn)行能量回收，降低整車油耗。

2 48 V系統(tǒng)P0+AMT+P3混合動(dòng)力主要工作模式介紹

根據(jù)車輛的實(shí)際使用情況，將車輛分為起步加速、低速巡航、急加速、高速巡航、制動(dòng)能量回收等工況，圖3為發(fā)動(dòng)機(jī)、P3電機(jī)、P0電機(jī)、離合器、變速器、電池包在各工況下的工作狀態(tài)。

3 48 V系統(tǒng)P0+AMT+P3混合動(dòng)力整車參數(shù)收集

為了對(duì)48 V系統(tǒng)P0+AMT+P3混合動(dòng)力系統(tǒng)進(jìn)行整車仿真，需要收集整車相關(guān)部件的詳細(xì)參數(shù)信息，選定本公司的某款MPV AMT車型，收集及初步設(shè)定的參數(shù)信息表見(jiàn)表1。

整車仿真需要發(fā)動(dòng)機(jī)的萬(wàn)有特性MAP、P0/P3電機(jī)效率MAP、換擋線MAP、電池SOC特性參數(shù)，由于數(shù)據(jù)保密，圖4至圖8為示意圖。

4 48 V系統(tǒng)P0+AMT+P3混合動(dòng)力整車仿真及結(jié)果

本文采用系統(tǒng)效率最優(yōu)控制策略，利用Cruise軟件搭建P0+AMT+P3車輛模型，用SIMULINK編寫整車控制程序并導(dǎo)入Cruise整車模型，選用WLTP工況進(jìn)行仿真。為了與傳統(tǒng)AMT車型進(jìn)行對(duì)比，在同等條件下也對(duì)傳統(tǒng)AMT進(jìn)行了仿真，以便橫向?qū)Ρ萈0+AMT+P3混合動(dòng)力系統(tǒng)與傳統(tǒng)AMT系統(tǒng)的整車表現(xiàn)情況（如圖9、圖10及表2所示）。

5 48 V系統(tǒng)P0+AMT+P3混合動(dòng)力整車性能研究總結(jié)

本文在某款量產(chǎn)的5AMT車型基礎(chǔ)上，理論搭建了48 V P0+AMT+P3拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，設(shè)定傳動(dòng)速比、P0/P3電機(jī)和48 V電池包參數(shù)，并通過(guò)Cruise和Simulink完成了整車動(dòng)力、經(jīng)濟(jì)性仿真。仿真的結(jié)果說(shuō)明，搭載了48 V系統(tǒng)P0+AMT+P3混合動(dòng)力車輛的動(dòng)力性、經(jīng)濟(jì)性相比于傳統(tǒng)燃油版的AMT車輛有了明顯改善，換擋平順性也有明顯的提高。

48 V P0+AMT+P3混合動(dòng)力系統(tǒng)相對(duì)于傳統(tǒng)AMT系統(tǒng)改動(dòng)范圍小，整車控制軟件HCU與EMS共用同一個(gè)硬件載體，TCU硬件不變（應(yīng)用軟件適應(yīng)性更改），P0/P3電機(jī)集成控制器（無(wú)三相電纜），48 V電池外接線束不需要高壓防護(hù)，P3電機(jī)和AMT變速箱做成專用混合動(dòng)力變速箱，整個(gè)系統(tǒng)的集成度高，成本相對(duì)較低（增加成本不高于1萬(wàn)元）。因此，在節(jié)能減排的大環(huán)境下，48 V P0+AMT+P3混合動(dòng)力系統(tǒng)在小型AMT車型上具有一定的開(kāi)發(fā)及推廣前景。

參 考 文 獻(xiàn)

[1]王俊.混合動(dòng)力AMT客車控制策略優(yōu)化與動(dòng)態(tài)協(xié)調(diào)控制[D].長(zhǎng)春：吉林大學(xué)，2015.

[2]王望予.汽車設(shè)計(jì)[M].第3版.北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2000.

[3]董悅航.基于AMT的混合動(dòng)力汽車電動(dòng)變速驅(qū)動(dòng)單元（E.T.Driver）控制策略研究[D].上海：上海交通大學(xué)，2008.