【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

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。

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