P2混动方案起步控制驾驶性的研究

刘宪军，方立辉，辛海霞，李航，郝美刚

P2混动方案起步控制驾驶性的研究

刘宪军，方立辉，辛海霞，李航，郝美刚

（哈尔滨东安汽车发动机制造有限公司技术中心，黑龙江 哈尔滨 150060）

文章为传统6AT改装的P2混动方案，B2离合器滑磨控制的难题提供了一种新的解决方案。该方案为了节省成本，没有加P0电机和启动机。所以必须加入B2滑磨功能。针对该款P2变速箱的滑磨起步工况，文章采取了增加B2前期维持压力的办法，解决了B2压力响应性差的问题。通过后期B2压力的精确控制，解决了B2离合器在滑磨区域可控区间窄的问题。目前P2变速箱B2离合器的滑磨控制日趋成熟，提高P2变速箱的控制精度，带来优质的驾驶感受，使P2变速箱搭载有了质的飞跃。

P2混动变速器；滑磨起步；驾驶性；匹配标定

1 背景

我国政府为了激励传统车企快速转型升级，推进新能源汽车市场加速发展，实施了双积分、燃油消耗限值等相关政策。在这种大背景下，各个车厂不得不加大混动汽车的研制力度。纯电动汽车是最佳解决方案，但是由于缺少充电桩等基础设施，导致充电困难，并且受车辆续航里程较短等因素影响，导致纯电汽车全面占领市场任重而道远。混动车辆是短期内解决该问题的最佳方案，并且市场上已经出现多类混动技术路线。其中插电式混动在市场的竞争中逐渐占有了一席之地。2016—2020年插电式混合动力汽车销量如图1所示[1]：

目前主要的混动路线主要包括P0、P1、P3、P4以及PS混动系统，如图2所示[2]。这些混动形式是根据电机在混动系统中的位置进行命名的。P2指的是电机布置在内燃机之后变速器之前的混动形式。

P2只需要在传统车辆的发动机与变速器之间加入驱动电机和K0离合器就能实现，所以优势特别明显：适合所有主流车型，不管之前车辆是搭载DCT、CVT还是AT。这样变速箱生产线就不用做大的调整，既缩短了混动车的开发周期又极大降低了投资成本和风险。正是由于P2混动有投资少、转型快的优势，这种架构在奔驰、宝马、奥迪、大众、丰田等车厂得到了广泛应用。

图1 插电式混合动力汽车产量变化趋势图

图2 混动结构电机布置示意图

2 系统简介

本次试验以东安汽改造的P2架构混合动力车辆为基础。该车辆由本公司生产型号为4G15T发动机，和H6A1混动变速器搭载而成。H6A1变速器是在原来A6F5变速器的基础上去掉液力变矩器，在发动机和变速器之间增加ISG电机，电机和发动机之间通过K0离合器连接。

该混合动力总成可以实现EV模式、AUTO模式、HOLD模式等多种模式的运行。EV模式为纯电行驶模式，仅由ISG电机进行驱动；AUTO模式为自动模式，整车控制器HCU根据电量多少和驾驶员的驾驶需求自动切换模式，发动机、ISG电机协调工作；HOLD模式为电量保持模式，可在合理范围内将电池电量保持在驾驶员需求值附近。

3 P2方案的控制难点

为了节省成本，东安汽发搭载的P2混动车辆没有增加P0电机和启动机，这种方案对变速器控制提出了更高要求。首先，为了在整车系统缺电时，发动机能够更快的介入工作，必须加入B2滑磨功能。B2离合器是传统的湿式离合器，湿式离合器的特性决定在刚过KP点时压力无法线性增加。

B2的IP特性曲线，如图3所示，橙色线是下降侧，红色线是上升侧。从图中可以看出电流在0.35 A左右，电流变化较小，压力变化量较大。

图3 B2离合器的PC特性曲线

B2的TP特性曲线，如图4所示。蠕行滑磨用到的扭矩区间在25 N.m左右。起步工况时，B2离合器都会由OPEN- slip-lock的控制状态转变。滑磨起步工况应用的扭矩区间会根据驾驶员的需求扭矩大小而改变。综合B2的PC特性曲线可以看出，滑磨工况都会用到图3中所示黑色线圈区域。该区域电流变化区间特别窄，离合器压力变化幅度较大，会导致非常难控。如果压力控制过大，会将转速拉下，如果压力过小会导致电机转速跑飞。

图4 B2离合器的TP特性曲线

为了避免以上问题，需要TCU对离合器非常精确，并且对B2离合器的响应性也有很高的要求。

4 匹配优化起步过程控制

在项目开发初期，发现踩油门起步工况冲击特别大，尤其是当油门较大时，该工况冲击感会更加明显。问题数据如图5所示：

图5 起步工况冲击的问题数据

由数据分析发现，产生冲击的原因是前期B2压力响应性差，压力小于此时需要的目标压力，导致电机转速跑飞，后期B2压力突然增大，将电机转速拉住，导致严重冲击。

试验方法：

（1）将TCU的调成手动控制。

（2）由图6中①处所示，将前期电流控制一定电流维持500 ms。

（3）之后控制电流沿着斜率1增加，由图6中②处所示，增加到500 mA。

（4）再沿斜率−1减小，由图4中③处所示，减小到0 mA。

（5）图6中所示④处是离合器压力响应的滞后时间。

图6 验证B2响应性试验方法的示意图

在温度相等，对变速箱进行连续实验，实验数据如表1所示：

表1 B2压力响应性试验结果

控制电流/mA压力/bar延迟时间/ms 3010.59500 3050.64330 3060.65282 3070.67206 3080.74103 3090.9444 3100.9720

综上所述，控制电流变化前B2维持的压力对后期B2的响应性影响非常明显。随B2前期控制电流逐渐增大，B2的响应性越好。当电流大于309 mA时，响应性已经能够满足控制需求。

由于B2离合器的滑磨区域，离合器压力随电流的变化幅度比较大。虽然电流变化幅度比较小时，但是离合器的传扭特性变化量会比较大。这样就会要求后期电流控制的非常精确，不然会导致离合器压力过大或过小的问题。所以，控制策略中采取扭矩修正和转修正两种综合控制的方法。在起步不同的控制阶段采取不动的控制方法。经过调整后，最后的控制效果如图7所示：

图7 匹配后起步工况的效果图

匹配完成之后主观感受非常好，动力连贯，毫无冲击感。

5 结束语

本文为传统6AT改装成不加P0和启动机的P2方案，B2离合器滑磨控制的难题提供了一种新的解决方案。针对P2变速箱B2离合器的滑磨起步工况，前后进行了大量理论分析、整车匹配试验等，通过项目开发与应用，从无到有，目前P2变速箱B2离合器的滑磨控制日趋成熟，提高P2变速箱的控制精度，带来优质的驾驶感受，使P2变速箱搭载有了质的飞跃。

[1] 佚名.2020年中国插电混动汽车市场产销情况分析[EB/OL].( 2021- 01-23)[2021-08-13].https://m.askci.com/news/chanye/20210123/0911361336552.shtml?ivk_sa=1024320u.

[2] 佚名.国内混动技术路线流派林立P2和PS将是未来主力[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

U463.212

A

1671-7988(2021)20-111-03

10.16638/j.cnki.1671-7988.2021.020.027

刘宪军（1988—），男，中级工程师，硕士，就职于哈尔滨东安汽车发动机制造有限公司技术中心，研究方向：AT匹配标。