基于48 V系统P0+AMT+P3整车性能研究

旷龙 林嘉 郭涛 郑兆平 康宏 杨连波 吕俊成 冯华帅

【摘 要】随着人们对环保的要求越来越高，汽车的排放法规、双积分法规日趋严格，政府鼓励车企创新，开发出更多环境友好型的节能环保汽车，最近双积分政策的修订，除了支持纯电动汽车的发展，也明确鼓励车企对低油耗车型的开发。传统的AMT变速器具有手动变速箱齿轮传动一样的高动力传输效率、机构紧凑、工作可靠等优点，但是其速比调整范围有限，发动机匹配动力总成效率表现一般，而且在换挡时存在动力中断的情况，驾驶体验不佳，AMT市场逐渐萎缩。文章对48 V系统P0+AMT+P3架构的混合动力整车性能进行了研究，希望改良现有的AMT变速系统，使其匹配的整车满足低油耗车的定义，改善换挡动力中断的问题。

【关键词】低油耗;AMT变速器;混合动力

【中图分类号】U463 【文献标识码】A 【文章编号】1674-0688（2020）02-0068-04

0 引言

AMT变速器具有手动变速箱齿轮传动一样的高动力传输效率、机构紧凑、工作可靠等优点，相对AT/CVT/DCT变速箱，AMT变速箱结构简单、成本较低，但是由于AMT存在换挡动力中断明显的问题，驾驶体验不佳且其速比调整范围有限，与发动机匹配的动力总成效率表现一般，因此AMT市场逐渐萎缩。基于P0+P3架构的混动AMT系统，可以有效解决AMT换挡动力中断的问题，在换挡过程中控制P3电机补偿驱动扭矩，提高整车动力响应性，在车辆起步时P3电机驱动车辆，待车速提高后控制P0电机带动发动机启动，避开了发动机高油耗区间，车辆刹车及滑行时，通过P3电机发电，进行能量回收，降低整车油耗。

1 48 V系统P0+AMT+P3混合动力整车架构

上汽通用五菱汽车股份有限公司某款AMT车型搭建了48 V P0+AMT+P3的系统，其原理图及混合动力传动系统拓扑图如图1、图2所示，系统主要由以下子系统组成：{1}48 V动力电池（24 Ah）+BMS电池管理系统;{2}P0电机（集成逆变器+控制器），风冷;{3}P3电机（集成逆变器+控制器），水冷;{4}AMT专用变速箱+离合器;{5}P3电机冷却系统;{6}TCU（变速系统控制单元）;{7}EMS发动机控制单元+HCU整车控制软件;{8}线束系统及其他子零件。

AMT+P3电机设计为混合动力专用变速箱，轴向尺寸小，整车布置基本不變，而且大部分子零件可以与传统AMT共用，成本可控;在整车换挡时，P3电机补偿扭矩，减少动力中断;在整车急加速时，P3与发动机共同提供动力，提高整车动力响应性;在车辆起步时，P3电机驱动车辆前进，待车速提高后P0电机带动发动机启动，避开了发动机低速高油耗区间;在车辆刹车及滑行时，配合刹车系统通过P3电机发电，进行能量回收，降低整车油耗。

2 48 V系统P0+AMT+P3混合动力主要工作模式介绍

根据车辆的实际使用情况，将车辆分为起步加速、低速巡航、急加速、高速巡航、制动能量回收等工况，图3为发动机、P3电机、P0电机、离合器、变速器、电池包在各工况下的工作状态。

3 48 V系统P0+AMT+P3混合动力整车参数收集

为了对48 V系统P0+AMT+P3混合动力系统进行整车仿真，需要收集整车相关部件的详细参数信息，选定本公司的某款MPV AMT车型，收集及初步设定的参数信息表见表1。

整车仿真需要发动机的万有特性MAP、P0/P3电机效率MAP、换挡线MAP、电池SOC特性参数，由于数据保密，图4至图8为示意图。

4 48 V系统P0+AMT+P3混合动力整车仿真及结果

本文采用系统效率最优控制策略，利用Cruise软件搭建P0+AMT+P3车辆模型，用SIMULINK编写整车控制程序并导入Cruise整车模型，选用WLTP工况进行仿真。为了与传统AMT车型进行对比，在同等条件下也对传统AMT进行了仿真，以便横向对比P0+AMT+P3混合动力系统与传统AMT系统的整车表现情况（如图9、图10及表2所示）。

5 48 V系统P0+AMT+P3混合动力整车性能研究总结

本文在某款量产的5AMT车型基础上，理论搭建了48 V P0+AMT+P3拓扑结构，设定传动速比、P0/P3电机和48 V电池包参数，并通过Cruise和Simulink完成了整车动力、经济性仿真。仿真的结果说明，搭载了48 V系统P0+AMT+P3混合动力车辆的动力性、经济性相比于传统燃油版的AMT车辆有了明显改善，换挡平顺性也有明显的提高。

48 V P0+AMT+P3混合动力系统相对于传统AMT系统改动范围小，整车控制软件HCU与EMS共用同一个硬件载体，TCU硬件不变（应用软件适应性更改），P0/P3电机集成控制器（无三相电缆），48 V电池外接线束不需要高压防护，P3电机和AMT变速箱做成专用混合动力变速箱，整个系统的集成度高，成本相对较低（增加成本不高于1万元）。因此，在节能减排的大环境下，48 V P0+AMT+P3混合动力系统在小型AMT车型上具有一定的开发及推广前景。

参 考 文 献

[1]王俊.混合动力AMT客车控制策略优化与动态协调控制[D].长春：吉林大学，2015.

[2]王望予.汽车设计[M].第3版.北京：机械工业出版社，2000.

[3]董悦航.基于AMT的混合动力汽车电动变速驱动单元（E.T.Driver）控制策略研究[D].上海：上海交通大学，2008.