曠龍 林嘉 郭濤 鄭兆平 康宏 楊連波 呂俊成 馮華帥

【摘 要】隨著人們對環(huán)保的要求越來越高，汽車的排放法規(guī)、雙積分法規(guī)日趨嚴格，政府鼓勵車企創(chuàng)新，開發(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，除了支持純電動汽車的發(fā)展，也明確鼓勵車企對低油耗車型的開發(fā)。傳統(tǒng)的AMT變速器具有手動變速箱齒輪傳動一樣的高動力傳輸效率、機構緊湊、工作可靠等優(yōu)點，但是其速比調整范圍有限，發(fā)動機匹配動力總成效率表現(xiàn)一般，而且在換擋時存在動力中斷的情況，駕駛體驗不佳，AMT市場逐漸萎縮。文章對48 V系統(tǒng)P0+AMT+P3架構的混合動力整車性能進行了研究，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，改善換擋動力中斷的問題。

【關鍵詞】低油耗;AMT變速器;混合動力

【中圖分類號】U463 【文獻標識碼】A 【文章編號】1674-0688（2020）02-0068-04

0 引言

AMT變速器具有手動變速箱齒輪傳動一樣的高動力傳輸效率、機構緊湊、工作可靠等優(yōu)點，相對AT/CVT/DCT變速箱，AMT變速箱結構簡單、成本較低，但是由于AMT存在換擋動力中斷明顯的問題，駕駛體驗不佳且其速比調整范圍有限，與發(fā)動機匹配的動力總成效率表現(xiàn)一般，因此AMT市場逐漸萎縮。基于P0+P3架構的混動AMT系統(tǒng)，可以有效解決AMT換擋動力中斷的問題，在換擋過程中控制P3電機補償驅動扭矩，提高整車動力響應性，在車輛起步時P3電機驅動車輛，待車速提高后控制P0電機帶動發(fā)動機啟動，避開了發(fā)動機高油耗區(qū)間，車輛剎車及滑行時，通過P3電機發(fā)電，進行能量回收，降低整車油耗。

1 48 V系統(tǒng)P0+AMT+P3混合動力整車架構

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

AMT+P3電機設計為混合動力專用變速箱，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，P3電機補償扭矩，減少動力中斷;在整車急加速時，P3與發(fā)動機共同提供動力，提高整車動力響應性;在車輛起步時，P3電機驅動車輛前進，待車速提高后P0電機帶動發(fā)動機啟動，避開了發(fā)動機低速高油耗區(qū)間;在車輛剎車及滑行時，配合剎車系統(tǒng)通過P3電機發(fā)電，進行能量回收，降低整車油耗。

2 48 V系統(tǒng)P0+AMT+P3混合動力主要工作模式介紹

根據車輛的實際使用情況，將車輛分為起步加速、低速巡航、急加速、高速巡航、制動能量回收等工況，圖3為發(fā)動機、P3電機、P0電機、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混合動力整車參數(shù)收集

為了對48 V系統(tǒng)P0+AMT+P3混合動力系統(tǒng)進行整車仿真，需要收集整車相關部件的詳細參數(shù)信息，選定本公司的某款MPV AMT車型，收集及初步設定的參數(shù)信息表見表1。

整車仿真需要發(fā)動機的萬有特性MAP、P0/P3電機效率MAP、換擋線MAP、電池SOC特性參數(shù)，由于數(shù)據保密，圖4至圖8為示意圖。

4 48 V系統(tǒng)P0+AMT+P3混合動力整車仿真及結果

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入Cruise整車模型，選用WLTP工況進行仿真。為了與傳統(tǒng)AMT車型進行對比，在同等條件下也對傳統(tǒng)AMT進行了仿真，以便橫向對比P0+AMT+P3混合動力系統(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混合動力整車性能研究總結

本文在某款量產的5AMT車型基礎上，理論搭建了48 V P0+AMT+P3拓撲結構，設定傳動速比、P0/P3電機和48 V電池包參數(shù)，并通過Cruise和Simulink完成了整車動力、經濟性仿真。仿真的結果說明，搭載了48 V系統(tǒng)P0+AMT+P3混合動力車輛的動力性、經濟性相比于傳統(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混合動力系統(tǒng)相對于傳統(tǒng)AMT系統(tǒng)改動范圍小，整車控制軟件HCU與EMS共用同一個硬件載體，TCU硬件不變（應用軟件適應性更改），P0/P3電機集成控制器（無三相電纜），48 V電池外接線束不需要高壓防護，P3電機和AMT變速箱做成專用混合動力變速箱，整個系統(tǒng)的集成度高，成本相對較低（增加成本不高于1萬元）。因此，在節(jié)能減排的大環(huán)境下，48 V P0+AMT+P3混合動力系統(tǒng)在小型AMT車型上具有一定的開發(fā)及推廣前景。

參 考 文 獻

[1]王俊.混合動力AMT客車控制策略優(yōu)化與動態(tài)協(xié)調控制[D].長春：吉林大學，2015.

[2]王望予.汽車設計[M].第3版.北京：機械工業(yè)出版社，2000.

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