邵余豐

摘 要：傳統(tǒng)汽車采用燃油發(fā)動(dòng)機(jī)作為汽車的主動(dòng)力，但是燃油的利用率較低，并且燃燒產(chǎn)生的汽車尾氣還對(duì)造成嚴(yán)重的空氣污染。而由于電池技術(shù)的制約，純電力動(dòng)力汽車的發(fā)展也遭遇瓶頸，在這種情況下，混合動(dòng)力汽車應(yīng)運(yùn)而生。混合動(dòng)力汽車兼具環(huán)保和動(dòng)力特性，但是在換檔主動(dòng)控制技術(shù)方面仍然存在諸多問(wèn)題。因此文章從混合動(dòng)力汽車系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)入手分析，在結(jié)合現(xiàn)實(shí)工作中換擋控制存在問(wèn)題的情況下，探究其換擋控制技術(shù)及主要措施，以期為相關(guān)工作提供理論借鑒，從而提升混合動(dòng)力汽車的調(diào)控實(shí)效。

關(guān)鍵詞：汽車 混合動(dòng)力 換檔主動(dòng)控制

中圖分類號(hào)：U469.72 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1672-3791（2015）11（a）-0094-02

由于汽車動(dòng)力系統(tǒng)的變化，混合動(dòng)力汽車無(wú)論是在汽車整體結(jié)構(gòu)還是內(nèi)部性能上，與傳統(tǒng)汽車相比都有明顯的改變，在優(yōu)化了動(dòng)力性能的同時(shí)，也使得混合動(dòng)力汽車的設(shè)計(jì)和控制更加復(fù)雜。在這種情況下，如果沒有根據(jù)混合動(dòng)力系統(tǒng)進(jìn)行相應(yīng)的變更設(shè)計(jì)，傳統(tǒng)的操作方式將很難適應(yīng)新車的駕駛要求，因此需要不斷更新控制技術(shù)，完善操作流程。

1 混合動(dòng)力汽車系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

該文以QR一HEV混聯(lián)式混合動(dòng)力系統(tǒng)為例（見圖1）進(jìn)行分析，動(dòng)力源在發(fā)動(dòng)機(jī)與電動(dòng)機(jī)共同作用下運(yùn)轉(zhuǎn)，并通過(guò)動(dòng)力耦合裝置將動(dòng)力輸出，該混合動(dòng)力系統(tǒng)可實(shí)現(xiàn)純電動(dòng)驅(qū)動(dòng)、發(fā)動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)、行車充電、混合驅(qū)動(dòng)和再生制動(dòng)等多種工作模式。變速機(jī)構(gòu)采用5擋機(jī)械式自動(dòng)變速器（AMT），能夠根據(jù)混合動(dòng)力汽車的運(yùn)行狀態(tài)實(shí)現(xiàn)自動(dòng)換擋，以進(jìn)一步提升混合動(dòng)力汽車的節(jié)能效率[1]。

2 現(xiàn)階段混合動(dòng)力汽車換檔控制存在的問(wèn)題

許多混合動(dòng)力汽車都采用了并聯(lián)雙軸結(jié)構(gòu)，這種結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)是將汽車電機(jī)、離合器和變速器的輸入軸直接連接，從而提高了變速器在單位時(shí)間內(nèi)的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量，增加了汽車的加速度。如果仍然按照傳統(tǒng)車AMT（自動(dòng)變速箱）的同步調(diào)節(jié)方式，輸入軸轉(zhuǎn)動(dòng)慣量的增加則意味著同步時(shí)間的加長(zhǎng)，如圖2所示。目標(biāo)轉(zhuǎn)速約為1 430 r/min，進(jìn)而將會(huì)增加換擋時(shí)間。AMT是動(dòng)力中斷換擋，因此將影響到整車的動(dòng)力性。這一結(jié)構(gòu)雖然簡(jiǎn)單，卻導(dǎo)致了整車的性能變差[2]。

3 換檔主動(dòng)控制技術(shù)

在混合動(dòng)力汽車進(jìn)行換檔操作時(shí)，汽車離合器分離，此時(shí)汽車的動(dòng)力系統(tǒng)被迫中斷，發(fā)動(dòng)機(jī)停止運(yùn)行，但是由于電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)過(guò)程中產(chǎn)生較大的慣性，因此電機(jī)仍然與汽車變速器、動(dòng)力合成裝置向連接。從汽車的整個(gè)運(yùn)作狀態(tài)來(lái)看，發(fā)電機(jī)主要有3種工作模式：?jiǎn)?dòng)、運(yùn)行和關(guān)閉。由于發(fā)電機(jī)的啟動(dòng)時(shí)所產(chǎn)生的瞬時(shí)電流非常大，因此在通常情況下，汽車啟動(dòng)時(shí)不能進(jìn)行換檔操作，避免出現(xiàn)動(dòng)力裝置損壞的問(wèn)題。當(dāng)汽車發(fā)電機(jī)正常運(yùn)行之后，無(wú)論進(jìn)行何種換檔操作，與換檔控制系統(tǒng)相連接的多能源動(dòng)力控制器都會(huì)使原本閉合的發(fā)電機(jī)開關(guān)斷開，讓電機(jī)停止工作，防止電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)影響變速箱換檔。通過(guò)上述操作流程，雖然能夠?qū)崿F(xiàn)混合動(dòng)力汽車的換檔主動(dòng)控制操作，但是在換檔過(guò)程中汽車電機(jī)需要頻繁的關(guān)閉和開啟，這就影響了汽車運(yùn)行的平穩(wěn)性和持續(xù)性?；旌蟿?dòng)力汽車的降檔主動(dòng)控制操作與此相類似，不同的操作在于檔位升降指令以及電機(jī)同步控制的方式不同，但是其主動(dòng)控制原理是一致的。

4 發(fā)動(dòng)機(jī)單獨(dú)驅(qū)動(dòng)模式下的換檔控制策略

4.1 換檔流程簡(jiǎn)述

傳統(tǒng)AMT汽車的離合器分離后，可以通過(guò)發(fā)動(dòng)機(jī)電子節(jié)氣門控制器緩慢降低離合器的主、從動(dòng)盤的轉(zhuǎn)速差，但是在汽車使用一段時(shí)間后，發(fā)動(dòng)機(jī)控制的程度靈敏度逐漸減小，因此對(duì)于換檔操作的改善效果明顯減弱。而通常情況下的混合動(dòng)力汽車發(fā)動(dòng)機(jī)的工作狀態(tài)和動(dòng)力耦合裝置的工作狀態(tài)不同，可以在換檔主動(dòng)控制過(guò)程中進(jìn)行分別操作。例如，當(dāng)混合動(dòng)力汽車的離合器閉合時(shí)，ISG電機(jī)與發(fā)動(dòng)機(jī)同步運(yùn)行，而當(dāng)離合器分離時(shí)，可以利用ISG電機(jī)的電子節(jié)氣門控制器來(lái)改變離合器的轉(zhuǎn)速，從而減小了發(fā)動(dòng)機(jī)與動(dòng)力耦合裝置間的轉(zhuǎn)速差異，提升了換檔操作的便利性。

4.2 換檔控制策略

（1）離合器分離階段。當(dāng)駕駛員通過(guò)汽車操縱桿發(fā)出換檔操作時(shí)，與操縱桿向連接的自動(dòng)變速箱控制器將換檔操作制定傳達(dá)到汽車的發(fā)動(dòng)機(jī)控制單元上，發(fā)動(dòng)機(jī)控制單元根據(jù)相應(yīng)的程序控制電子節(jié)氣門工作，并在同一時(shí)間將離合器分離，完成第一階段的控制流程。需要注意的是，在部分混合動(dòng)力汽車中，由于自身動(dòng)力系統(tǒng)的設(shè)置不同，因此雖然換檔控制的操作一樣，但是內(nèi)部指令的運(yùn)行方式可能存在不同程度的差異。同樣的，由于不同汽車所選用的變速箱、離合器種類、型號(hào)和性能存在差異，離合器分離的時(shí)間和換檔控制時(shí)間也不盡相同。

（2）選檔和掛檔階段。當(dāng)離合器分離階段完成后，開始依次執(zhí)行選檔、掛檔操作。對(duì)于多數(shù)混合動(dòng)力汽車來(lái)說(shuō)，選檔操作相對(duì)簡(jiǎn)便，在選檔操作上所花費(fèi)的時(shí)間也很短，雖然在換檔主動(dòng)控制的一瞬間汽車的動(dòng)力裝置會(huì)停止工作，但是在汽車慣性運(yùn)作的作用下，對(duì)車速的影響基本可以忽略，因此不影響汽車的連續(xù)和平穩(wěn)運(yùn)行。而掛檔后，發(fā)動(dòng)機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)功率提升，帶動(dòng)離合器主、從動(dòng)盤間的轉(zhuǎn)速差增加，從而相應(yīng)地提升了汽車的行駛速度。

（3）離合器結(jié)合階段。在掛當(dāng)階段結(jié)束后，為了盡可能地降低換檔時(shí)間，必須開始結(jié)合離合器。當(dāng)離合器結(jié)合之后，駕駛?cè)藛T可以通過(guò)汽車動(dòng)力裝置控制離合器速度，從而提升汽車的換檔品質(zhì)。

5 結(jié)語(yǔ)

近年來(lái)，我國(guó)傳統(tǒng)能源的儲(chǔ)量日益匱乏，加上人們環(huán)保意識(shí)的增強(qiáng)，對(duì)汽車的燃燒動(dòng)力能源提出了更高的要求?；旌蟿?dòng)力汽車融合了傳統(tǒng)能源與電力能源的優(yōu)點(diǎn)，逐漸受到了汽車生產(chǎn)廠家和車主的喜愛?；旌蟿?dòng)力汽車的換檔主動(dòng)控制技術(shù)與汽車駕駛的平穩(wěn)性有直接關(guān)系，并且對(duì)離合器磨損也有一定程度的影響，因此，加強(qiáng)混合動(dòng)力汽車的換檔主動(dòng)控制技術(shù)研究具有十分重要的現(xiàn)實(shí)意義。文章通過(guò)分析換檔控制的操作流程，提升了混合動(dòng)力技術(shù)應(yīng)用的有效性。

參考文獻(xiàn)

[1] 劉志茹，王慶年，王光平.混合動(dòng)力汽車換擋主動(dòng)控制技術(shù)[J].吉林大學(xué)學(xué)報(bào)：工學(xué)版，2011（2）：153-156.

[2] 汪東坪，李舜酩，魏民祥，等.混合動(dòng)力汽車電子換擋手柄控制信號(hào)可靠性設(shè)計(jì)[J].農(nóng)業(yè)機(jī)械學(xué)報(bào)，2012（6）：25-29.