【汽车与环境】国家乘用车自动变速器工程技术研究中心常务副主任徐向阳:混合动力变速箱技术及控制

盖世汽车综合 2017-12-09

微信图片_20171209155311.jpg

北京航空航天大学交通科学与工程学院教授、国家乘用车自动变速器工程技术研究中心常务副主任 徐向阳

我报告的内容有三个部分:

1、混合动力变速箱构型设计方法。

2、介绍一下我们做的混动的情况。

3、我们做的这个混动,它关键的技术点在什么地方?

第一个问题讲一下构型设计,混合动力变速构型设计第一步,这是借用别人的图,这几个图比较好的说明几个问题,混合动力,从构型上,有三种类型,一种是并联,一种是串联,一种是混联。以丰田为代表更多追求的是权衡的方案,从变速器本身来讲,无论是串联也好并联也好,混联也好,HEV和PHEV的区别,纯电行驶里程要求,电机达到一定的价格性能,电池功率需要大一些。从变速器的角度来讲,它是电机大小的不同,控制上来讲它核心的东西一样。

除了P1、P2、P3、P4都有不同的功能,每种构型的特点不一样,比如说简单的启停方案,姚老师也讲过,对变速箱的改动非常少,起到大概5%左右的效果。主流的生产变器的企业,大家普遍采用这样的方案,这个方案对变速箱改动不大,还有DHT,不一一讲,各有适合的车型。

总的来讲,启停是做自动变速器的基本要求,由于做混动很多是传统的自动变速器企业,DHT是目前主流的解决方案,DHT是一种趋势,未来电动化要求,DHT更多的是油电。

我找了一部分比较有代表性的专用的基于功率分流的HEV/PHEV方案对比,联成ePVT 丰田THS,科力远CHS,BHS,通用Voltec,本田I-MMD,带离合器的,带一定档位的混动是我们未来发展的大的趋势。

在功率分流当中的混动里面,构型创新、控制策略、DHT+2/4AT集成,丰田早期的THS没有档位的,满足小型车,如果车型比较大,像雷克萨斯这种大车型,中级车或者性能更高级别的车,它的动力满足不了要求。如果大家留意一下,看雷克萨斯最新的车型,它是基于丰田的THS,后面加了两档或者四档的AT,合一起满足雷克萨斯这种大级别车型的动力要求。我可以考虑把档位做到DHT里面,不用一个混动加上2档位或者3档位的变速器。

为了找到这样一个好的方案,要不要带档位,这里面是海量的方案,我们前期做了一些工作,我们开发一套软件,可以满足多维度约束机电耦合机构方案综合,混动以后有两个动力元素,或者是三个动力元素,我们的基本做法是这样,我们开发这个软件,我们可以定义你需要的个数,构建一个混合动力方案的综合模型,基于这样一个综合模型,可以满足基本的方案,形成一个方案工作的模式检测模型,最后形成一个满足你设想的工作方式。我要达到一个合理的传动比,建立一个序列优化模型。最后是考虑到工程设计产品开发当中遇到的复杂工程约束,形成一个评价模型。

这是HEV/PHEV/EV平台化构型方案设计,它可以实现三档方案,可以实现插电混动,带有4个档位的方案。还有一个横置用的,来满足HEV/PHEV/EV平台化构型方案设计,可以实现三档的纯电启动,也可以实现带三个档位的混动启动。这是我想讲的第一个部分。

技术路线,以成熟AT技术及量产产品为基础,开发混合动力6HT、8HT等系列产品,这个绿色是我们自己开发出来的,黄色的是我们正在做的,这是一个大的上面的规划。在2007年我们开始做传统的8AT,2015年开发启停的8AT,2016年开始做混动的8AT,基于前面说的P2的技术方案路线,我们的8AT和6AT基本的平台参数,这个主要是用于H,另外一个是380的输入扭矩。

这是一个基本的结构参数,大家看一下。

简单讲一下8AT的技术方案,AT和CVT做P2方案比较好的解决方案,把减振器放里面,加了电子油泵满足启停功能的要求。这是我们具体的产品样品,这是它基本的产品参数。

围绕8AT混动的开发,我们前期做了很多的动力性和经济性的仿真,前期做了大量的试验,包括电机的试验,变速器的试验和整车的试验,这里面列了一些试验内容。

变速箱升温的测验测试,最后是试验测试的结果。我们同时还开发了一个6HT,后端有2个制动器三个变速器构成了6档的AT,前面是一个P2的模块,混动的6AT的结构布置,非常的紧凑,最大的输入扭矩,布置完了以后整个的轴向长度只有363,可以满足A级车紧凑型SUV混动的布置。

8HT和6HT大概的时间节点,8HT是2016年启动这个项目,到今年的6月份我们已经做出了样机,明年6月份我们会完成B样机,2019年3月份计划量产,6AT我们去年9月份开始启动,这个月的月底我们完成基本的设计工作,到明年的3月份完成A样机,2019年2月份完成B样机,2019年的年底进行量产,我们两款混动变速箱在2019年的年初和2019年的年底,在整车上正式上市。我们8AT已经上车了,做整车的测验。

这是我们电控系统的构建,跟传统的相比,从换挡的角度来讲,我们主要改变了BE启动离合器,我们做了一些改进的设计。

在混动的控制里面,首先我们要做的第一步,对它实现的工作模式进行定义,因为有控制的基础,基于我们的8HT,第一种是纯电的模式;第二种是发动机的蠕行起步;第三是发动机充电驱动;第四是纯发动机驱动;第五是制动能量回升等。

我们要确定一下工作模式转换的矩阵,这8个工作模式,不是一种模式的另外一种模式可以随便转化的,根据一定的原则,可能需要通过建设的方式进行转换,这8个工作模式,下面这个表是模式的工作转换矩阵,纯电工作模式转换发动机的驱动充电模式,这两种模式之间进行转换,现在你需要发动机充电,通过过度的方式,并联到发动机驱动充电时可以直接切换的,我们通过这样的一种方式实现不同模式之间的变化。按照模式转换的效率个行驶工况定义模式的转换。

基于模式的转换和定义矩阵我们来进行混动大的控制。P2的换挡过程,今天我不介绍AT本身的换挡控制的关键技术在哪儿?我主要是结合P2以后,我增加混动以后做一些简单的介绍。

纯发动机的起步,这边连的是发动机,传统上的AT我们知道,这边起步比较容易,如果我把这个取消以后,我们靠的是B1起步离合器,那边是一个控制的具体的图。

不同点,我利用电动机进行控制。基本的控制关键点,也用这个B1制动器作为起步离合器,用电机驱动,电机转速模式来控制ISG电机,控制起步离合器处于微滑状态,根据负荷的大小控制EOP提供主动冷却润滑流量。我们要根据这个负荷的大小控制电子油泵,确保B1不能过热,在起步的时候主要考虑到驾驶的体验,尽快实现模式的切换。

电动起步的时候,快速的起步,B1离合器,主要的区别对这个B1油压控制,B1油压的图,两种不同起步的模式,这两个控制是不一样的。

如果我这个ISG后备扭矩足够的话,我们来控制换挡离合器处于滑摩状态,通过C0离合器到拖拉机发动机,实现平稳的模式的切换。

如果我这个ISG后备扭矩不足怎么办?我们来控制换挡离合器的油压,这个时候C0的离合器和换挡离合器协调控制,保证快速平稳的模式的切换。

制动能量回收,控制原理与有动力升档相同。降低控制,在进行降挡的时候结合这个离合器,我们增加了ISG电机辅助扭矩的调控,来实现档位切换的快速。这是我们搭载的车型,做到百公里油耗是4.85升。

就混动来讲,构型方案设计是多元化的设计,P2和DHT是主流发展方向;为了兼顾车辆动力性和经济性,混合动力变速器也需要适当的挡位;混合动力属于多动力源输入,构型方案设计比传统自动变速器更复杂;P2是既有自动变速器企业开发混动变速器的首选解决方案;混合化是汽车自动化的必由之路,是更市场化的节能减排技术路径。

谢谢大家。


敬请关注盖世汽车“2017汽车与环境创新论坛”直播专题

提示本文为现场速记,未经专家审核,请勿转载!

相关阅读
新能源汽车发展关键期 压死骆驼的不是补贴退坡

17-12 942

【汽车与环境】圆桌讨论:新能源汽车动力系统及控制技术发展

17-12 1823

【汽车与环境】上海大学罗建教授:轮毂电机与分布式驱动

17-12 1947

【汽车与环境】无锡安飞纤材韩楠林:新能源汽车及零部件轻量化复合材料的经济性门槛和解决方案

17-12 993

【汽车与环境】圆桌讨论:驾驶辅助到自动驾驶的技术路径

17-12 1180

【汽车与环境】奇瑞智能车技术中心总工程师高继勇:智能车的挑战—深度融合控制大脑和整车电子架构

17-12 1514

【汽车与环境】圆桌讨论:节能车动力系统的变局与挑战

17-12 918

【汽车与环境】上汽前瞻研究部燃料电池系统部总监陈雪松:上汽燃料电池汽车研发和运行情况介绍

17-12 1639

【汽车与环境】混合动力专家、国家“千人计划”特聘专家段志辉:混合动力发展趋势分析

17-12 3742

【汽车与环境】清华大学苏州汽车研究院智能汽车技术研究所所长戴一凡:基于超声波的环境感知与自主泊车

17-12 1820