姚玉財

摘 要：文章分析了混動汽車用AMT變速箱的換擋方法，結合混合動力汽車動力系統(tǒng)結構形式及工作原理，提出了基于多工作模式的AMT變速箱換擋控制方法，以實現(xiàn)混合動力汽車在純發(fā)動機、純電動機、混合動力等工作模式下車輛的最佳經(jīng)濟性、最佳動力性。

關鍵詞：混合動力；AMT變速器；研究

1 AMT變速箱換擋技術研究

AMT變速箱是在MT變速箱的基礎之上加裝電控執(zhí)行機構來實現(xiàn)自動變速功能的。因此，其性能的好壞與執(zhí)行機構的設計和控制有著密切的關系。

2 AMT執(zhí)行機構分析

圖1是AMT的結構組成示意圖，該圖說明了AMT的結構原理及ASCS的組成。較早的AMT系統(tǒng)，由于汽車換擋時需要對發(fā)動機節(jié)氣門、離合器位置及擋位進行綜合控制，因此，AMT執(zhí)行機構包括如圖1所示的三部分。

對于采用電子節(jié)氣門體的新型發(fā)動機，TCU能夠與發(fā)動機的電子控制單元（Electronic Control Unit，簡稱ECU）進行控制器局域網(wǎng)絡 （Controller Area Network，簡稱CAN）的通訊，在換擋時根據(jù)需求通過CAN總線向發(fā)動機發(fā)送扭矩控制請求，完成換擋動作。新的AMT系統(tǒng)，大都只有離合器執(zhí)行機構和換擋執(zhí)行機構。

3 執(zhí)行機構分類

從執(zhí)行機構的組成來看，目前市場上的AMT主要有三種結構形式：電控液動、電控氣動和電機操縱。

電控液動使用壓力液體來推動液壓活塞驅(qū)動執(zhí)行機構進行換擋及離合器的分離結合。電動液壓泵將液壓油增壓并儲存在高壓蓄能器里。若高壓蓄能器中的液體壓力高于一定門限值，電動液壓泵將自動關閉；若液體壓力低于一定門限值，電動液壓泵將自動打開，補入一定液體；需要換擋時，液壓控制單元HCU控制選換擋及離合器電磁閥，高壓蓄能器中的高壓液體便推動選換擋機構及離合器機構進行動作。

液壓AMT系統(tǒng)將能量儲存在高壓蓄能器中，在換擋時突然釋放，因此，液壓AMT系統(tǒng)功率密度較高，適合用在對換擋速度或換擋力要求較高的車型上，比如F1賽車用的都是液壓AMT系統(tǒng)，其換擋時間可縮短至50ms。但液壓AMT系統(tǒng)需要采用一些高精度電磁閥，并且為避免漏油，執(zhí)行機構上各個部件加工精度要求很高，因此液壓AMT系統(tǒng)成本較高。

氣動AMT系統(tǒng)采用車上的高壓儲氣罐作為動力源，來推動執(zhí)行機構動作。由于只有大型商用車上才有儲氣罐，氣壓AMT系統(tǒng)只用在大型商用車上。由于不需要額外加裝動力源，氣動AMT系統(tǒng)結構較簡單。氣體具有較大的可壓縮性，所以氣動AMT系統(tǒng)很難實現(xiàn)很精確的位置控制，其換擋品質(zhì)較差。

電動AMT系統(tǒng)采用直流電機來帶動執(zhí)行機構操縱離合器的分離結合以及變速器的換擋動作。由于電機的輸出扭矩較小，電動AMT系統(tǒng)都需要速比很大的減速機構。直流電機控制AMT根據(jù)控制電機數(shù)目不同，可分為兩電機方式、三電機方式及四電機方式：兩電機方式，即離合器使用一個電機，選、換擋只用一個電機，通過機械機構（如凸輪機構）來實現(xiàn)選、換擋由以上內(nèi)容可知，無論是氣動還是液壓的執(zhí)行機構都存在的一定的問題和缺陷，而電動控制的執(zhí)行機構相對來說具有一定的優(yōu)越性，因此，文章就以三個直流電機控制的執(zhí)行機構的AMT為研究對象，對自動變速箱的控制策略進行研究和分析。

4 常用AMT變速箱換擋規(guī)律

換擋策略是車輛兩擋間自動換擋時刻隨控制參數(shù)變化的規(guī)律。動力性換擋規(guī)律，是指能夠使車輛獲得最大加速度的換擋規(guī)律。圖2是在一定節(jié)氣門開度下的驅(qū)動力矩示意圖，由圖可看出，1擋驅(qū)動力矩曲線與2擋驅(qū)動力矩曲線交匯于A點，則車速低于A點時，1擋加速度大于2擋加速度；當車速高于A點時，1擋加速度小于2擋加速度。因此，A點車速就是在這個節(jié)氣門開度下1擋換2擋的動力性換擋點。由此，可得出2擋換3擋，3擋換4擋，4擋換5擋的換擋點。

由此即可得出動力性換擋規(guī)律，見圖3：

經(jīng)濟性換擋規(guī)律是指能夠使車輛在行駛中消耗燃油最少的換擋規(guī)律。由圖3可知，3擋和4擋的燃油消耗率曲線交匯于A點，車速低于A點時，3擋燃油消耗率低于4擋燃油消耗率，在A點以右，3擋燃油消耗率高于4擋燃油消耗率。由此，A點車速即為此油門開度下3擋升4擋的經(jīng)濟性換擋點。

本篇針對常見的AMT變速箱的執(zhí)行機構進行了分析，對比電控液動、電控氣動和電機操縱三種不同換擋機構形式的優(yōu)缺點，并分析了常用的AMT變速箱換擋規(guī)律，為研究混合動力客車用電動執(zhí)行機構的AMT控制策略打下了基礎。