基于48 V系統P0+AMT+P3整車性能研究

曠龍 林嘉 郭濤 鄭兆平 康宏 楊連波 呂俊成 馮華帥

【摘 要】隨著人們對環保的要求越來越高，汽車的排放法規、雙積分法規日趨嚴格，政府鼓勵車企創新，開發出更多環境友好型的節能環保汽車，最近雙積分政策的修訂，除了支持純電動汽車的發展，也明確鼓勵車企對低油耗車型的開發。傳統的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、工作可靠等優點，但是其速比調整范圍有限，發動機匹配動力總成效率表現一般，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P0+AMT+P3架構的混合動力整車性能進行了研究，希望改良現有的AMT變速系統，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，與發動機匹配的動力總成效率表現一般，因此AMT市場逐漸萎縮。基于P0+P3架構的混動AMT系統，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電機帶動發動機啟動，避開了發動機高油耗區間，車輛剎車及滑行時，通過P3電機發電，進行能量回收，降低整車油耗。

1 48 V系統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，其原理圖及混合動力傳動系統拓撲圖如圖1、圖2所示，系統主要由以下子系統組成：{1}48 V動力電池（24 Ah）+BMS電池管理系統;{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;{6}TCU（變速系統控制單元）;{7}EMS發動機控制單元+HCU整車控制軟件;{8}線束系統及其他子零件。

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電機帶動發動機啟動，避開了發動機低速高油耗區間;在車輛剎車及滑行時，配合剎車系統通過P3電機發電，進行能量回收，降低整車油耗。

2 48 V系統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。

3 48 V系統P0+AMT+P3混合動力整車參數收集

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

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

4 48 V系統P0+AMT+P3混合動力整車仿真及結果

本文采用系統效率最優控制策略，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AMT車型進行對比，在同等條件下也對傳統AMT進行了仿真，以便橫向對比P0+AMT+P3混合動力系統與傳統AMT系統的整車表現情況（如圖9、圖10及表2所示）。

5 48 V系統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，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P0+AMT+P3混合動力車輛的動力性、經濟性相比于傳統燃油版的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混合動力系統相對于傳統AMT系統改動范圍小，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，在節能減排的大環境下，48 V P0+AMT+P3混合動力系統在小型AMT車型上具有一定的開發及推廣前景。

參 考 文 獻

[1]王俊.混合動力AMT客車控制策略優化與動態協調控制[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.