P2混動方案起步控制駕駛性的研究

劉憲軍，方立輝，辛海霞，李航，郝美剛

P2混動方案起步控制駕駛性的研究

劉憲軍，方立輝，辛海霞，李航，郝美剛

（哈爾濱東安汽車發(fā)動機制造有限公司技術(shù)中心，黑龍江 哈爾濱 150060）

文章為傳統(tǒng)6AT改裝的P2混動方案，B2離合器滑磨控制的難題提供了一種新的解決方案。該方案為了節(jié)省成本，沒有加P0電機和啟動機。所以必須加入B2滑磨功能。針對該款P2變速箱的滑磨起步工況，文章采取了增加B2前期維持壓力的辦法，解決了B2壓力響應(yīng)性差的問題。通過后期B2壓力的精確控制，解決了B2離合器在滑磨區(qū)域可控區(qū)間窄的問題。目前P2變速箱B2離合器的滑磨控制日趨成熟，提高P2變速箱的控制精度，帶來優(yōu)質(zhì)的駕駛感受，使P2變速箱搭載有了質(zhì)的飛躍。

P2混動變速器；滑磨起步；駕駛性；匹配標(biāo)定

1 背景

我國政府為了激勵傳統(tǒng)車企快速轉(zhuǎn)型升級，推進新能源汽車市場加速發(fā)展，實施了雙積分、燃油消耗限值等相關(guān)政策。在這種大背景下，各個車廠不得不加大混動汽車的研制力度。純電動汽車是最佳解決方案，但是由于缺少充電樁等基礎(chǔ)設(shè)施，導(dǎo)致充電困難，并且受車輛續(xù)航里程較短等因素影響，導(dǎo)致純電汽車全面占領(lǐng)市場任重而道遠。混動車輛是短期內(nèi)解決該問題的最佳方案，并且市場上已經(jīng)出現(xiàn)多類混動技術(shù)路線。其中插電式混動在市場的競爭中逐漸占有了一席之地。2016—2020年插電式混合動力汽車銷量如圖1所示[1]：

目前主要的混動路線主要包括P0、P1、P3、P4以及PS混動系統(tǒng)，如圖2所示[2]。這些混動形式是根據(jù)電機在混動系統(tǒng)中的位置進行命名的。P2指的是電機布置在內(nèi)燃機之后變速器之前的混動形式。

P2只需要在傳統(tǒng)車輛的發(fā)動機與變速器之間加入驅(qū)動電機和K0離合器就能實現(xiàn)，所以優(yōu)勢特別明顯：適合所有主流車型，不管之前車輛是搭載DCT、CVT還是AT。這樣變速箱生產(chǎn)線就不用做大的調(diào)整，既縮短了混動車的開發(fā)周期又極大降低了投資成本和風(fēng)險。正是由于P2混動有投資少、轉(zhuǎn)型快的優(yōu)勢，這種架構(gòu)在奔馳、寶馬、奧迪、大眾、豐田等車廠得到了廣泛應(yīng)用。

圖1 插電式混合動力汽車產(chǎn)量變化趨勢圖

圖2 混動結(jié)構(gòu)電機布置示意圖

2 系統(tǒng)簡介

本次試驗以東安汽改造的P2架構(gòu)混合動力車輛為基礎(chǔ)。該車輛由本公司生產(chǎn)型號為4G15T發(fā)動機，和H6A1混動變速器搭載而成。H6A1變速器是在原來A6F5變速器的基礎(chǔ)上去掉液力變矩器，在發(fā)動機和變速器之間增加ISG電機，電機和發(fā)動機之間通過K0離合器連接。

該混合動力總成可以實現(xiàn)EV模式、AUTO模式、HOLD模式等多種模式的運行。EV模式為純電行駛模式，僅由ISG電機進行驅(qū)動；AUTO模式為自動模式，整車控制器HCU根據(jù)電量多少和駕駛員的駕駛需求自動切換模式，發(fā)動機、ISG電機協(xié)調(diào)工作；HOLD模式為電量保持模式，可在合理范圍內(nèi)將電池電量保持在駕駛員需求值附近。

3 P2方案的控制難點

為了節(jié)省成本，東安汽發(fā)搭載的P2混動車輛沒有增加P0電機和啟動機，這種方案對變速器控制提出了更高要求。首先，為了在整車系統(tǒng)缺電時，發(fā)動機能夠更快的介入工作，必須加入B2滑磨功能。B2離合器是傳統(tǒng)的濕式離合器，濕式離合器的特性決定在剛過KP點時壓力無法線性增加。

B2的IP特性曲線，如圖3所示，橙色線是下降側(cè)，紅色線是上升側(cè)。從圖中可以看出電流在0.35 A左右，電流變化較小，壓力變化量較大。

圖3 B2離合器的PC特性曲線

B2的TP特性曲線，如圖4所示。蠕行滑磨用到的扭矩區(qū)間在25 N.m左右。起步工況時，B2離合器都會由OPEN- slip-lock的控制狀態(tài)轉(zhuǎn)變?；テ鸩焦r應(yīng)用的扭矩區(qū)間會根據(jù)駕駛員的需求扭矩大小而改變。綜合B2的PC特性曲線可以看出，滑磨工況都會用到圖3中所示黑色線圈區(qū)域。該區(qū)域電流變化區(qū)間特別窄，離合器壓力變化幅度較大，會導(dǎo)致非常難控。如果壓力控制過大，會將轉(zhuǎn)速拉下，如果壓力過小會導(dǎo)致電機轉(zhuǎn)速跑飛。

圖4 B2離合器的TP特性曲線

為了避免以上問題，需要TCU對離合器非常精確，并且對B2離合器的響應(yīng)性也有很高的要求。

4 匹配優(yōu)化起步過程控制

在項目開發(fā)初期，發(fā)現(xiàn)踩油門起步工況沖擊特別大，尤其是當(dāng)油門較大時，該工況沖擊感會更加明顯。問題數(shù)據(jù)如圖5所示：

圖5 起步工況沖擊的問題數(shù)據(jù)

由數(shù)據(jù)分析發(fā)現(xiàn)，產(chǎn)生沖擊的原因是前期B2壓力響應(yīng)性差，壓力小于此時需要的目標(biāo)壓力，導(dǎo)致電機轉(zhuǎn)速跑飛，后期B2壓力突然增大，將電機轉(zhuǎn)速拉住，導(dǎo)致嚴重沖擊。

試驗方法：

（1）將TCU的調(diào)成手動控制。

（2）由圖6中①處所示，將前期電流控制一定電流維持500 ms。

（3）之后控制電流沿著斜率1增加，由圖6中②處所示，增加到500 mA。

（4）再沿斜率?1減小，由圖4中③處所示，減小到0 mA。

（5）圖6中所示④處是離合器壓力響應(yīng)的滯后時間。

圖6 驗證B2響應(yīng)性試驗方法的示意圖

在溫度相等，對變速箱進行連續(xù)實驗，實驗數(shù)據(jù)如表1所示：

表1 B2壓力響應(yīng)性試驗結(jié)果

控制電流/mA壓力/bar延遲時間/ms 3010.59500 3050.64330 3060.65282 3070.67206 3080.74103 3090.9444 3100.9720

綜上所述，控制電流變化前B2維持的壓力對后期B2的響應(yīng)性影響非常明顯。隨B2前期控制電流逐漸增大，B2的響應(yīng)性越好。當(dāng)電流大于309 mA時，響應(yīng)性已經(jīng)能夠滿足控制需求。

由于B2離合器的滑磨區(qū)域，離合器壓力隨電流的變化幅度比較大。雖然電流變化幅度比較小時，但是離合器的傳扭特性變化量會比較大。這樣就會要求后期電流控制的非常精確，不然會導(dǎo)致離合器壓力過大或過小的問題。所以，控制策略中采取扭矩修正和轉(zhuǎn)修正兩種綜合控制的方法。在起步不同的控制階段采取不動的控制方法。經(jīng)過調(diào)整后，最后的控制效果如圖7所示：

圖7 匹配后起步工況的效果圖

匹配完成之后主觀感受非常好，動力連貫，毫無沖擊感。

5 結(jié)束語

本文為傳統(tǒng)6AT改裝成不加P0和啟動機的P2方案，B2離合器滑磨控制的難題提供了一種新的解決方案。針對P2變速箱B2離合器的滑磨起步工況，前后進行了大量理論分析、整車匹配試驗等，通過項目開發(fā)與應(yīng)用，從無到有，目前P2變速箱B2離合器的滑磨控制日趨成熟，提高P2變速箱的控制精度，帶來優(yōu)質(zhì)的駕駛感受，使P2變速箱搭載有了質(zhì)的飛躍。

[1] 佚名.2020年中國插電混動汽車市場產(chǎn)銷情況分析[EB/OL].( 2021- 01-23)[2021-08-13].https://m.askci.com/news/chanye/20210123/0911361336552.shtml?ivk_sa=1024320u.

[2] 佚名.國內(nèi)混動技術(shù)路線流派林立P2和PS將是未來主力[BD/ OL].(2020-01-20)[2021-08-13]. http://www.360doc.cn/mip/887179870. html.

Research on P2 Hybrid Scheme's Starting Control and Driving Performance

LIU Xianjun, FANG Lihui, XIN Haixia, LI Hang, HAO Meigang

( Center of Technology, Harbin Dong’an Automotive Engine Manufacturing Co., Ltd., Helongjiang Harbin 150060 )

This paper provides a new solution to the problem of P2 hybrid scheme and B2 clutch sliding mill control for the traditional 6AT modification. In order to save cost, P0 motor and starter are not added.Therefore, B2 sliding grinding function must be added. According to the sliding and grinding starting condition of P2 gearbox, this paper adopts the method of increasing B2 pre-maintenance pressure, which solves the problem of poor B2 pressure responsiveness. Through precise control of B2 pressure in the later stage, the problem of narrow controllable range of B2 clutch in sliding wear area was solved. At present, the sliding wear control of B2 clutch of P2 gearbox is becoming more and more mature, which improves the control precision of P2 gearbox, brings high-quality driving experience and makes P2 gearbox carry a qualitative leap.

P2 hybrid transmission;Sliding mill start;Driving ability;Matching calibration

U463.212

A

1671-7988(2021)20-111-03

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10.16638/j.cnki.1671-7988.2021.020.027

劉憲軍（1988—），男，中級工程師，碩士，就職于哈爾濱東安汽車發(fā)動機制造有限公司技術(shù)中心，研究方向：AT匹配標(biāo)。