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摘 要：传统汽车采用燃油发动机作为汽车的主动力，但是燃油的利用率较低，并且燃烧产生的汽车尾气还对造成严重的空气污染。而由于电池技术的制约，纯电力动力汽车的发展也遭遇瓶颈，在这种情况下，混合动力汽车应运而生。混合动力汽车兼具环保和动力特性，但是在换档主动控制技术方面仍然存在诸多问题。因此文章从混合动力汽车系统的结构入手分析，在结合现实工作中换挡控制存在问题的情况下，探究其换挡控制技术及主要措施，以期为相关工作提供理论借鉴，从而提升混合动力汽车的调控实效。
关键词：汽车 混合动力 换档主动控制
中图分类号：U469.72 文献标识码：A 文章编号：1672-3791（2015）11（a）-0094-02
由于汽车动力系统的变化，混合动力汽车无论是在汽车整体结构还是内部性能上，与传统汽车相比都有明显的改变，在优化了动力性能的同时，也使得混合动力汽车的设计和控制更加复杂。在这种情况下，如果没有根据混合动力系统进行相应的变更设计，传统的操作方式将很难适应新车的驾驶要求，因此需要不断更新控制技术，完善操作流程。
1 混合动力汽车系统结构
该文以QR一HEV混联式混合动力系统为例（见图1）进行分析，动力源在发动机与电动机共同作用下运转，并通过动力耦合装置将动力输出，该混合动力系统可实现纯电动驱动、发动机驱动、行车充电、混合驱动和再生制动等多种工作模式。变速机构采用5挡机械式自动变速器（AMT），能够根据混合动力汽车的运行状态实现自动换挡，以进一步提升混合动力汽车的节能效率[1]。
2 现阶段混合动力汽车换档控制存在的问题
许多混合动力汽车都采用了并联双轴结构，这种结构的特点是将汽车电机、离合器和变速器的输入轴直接连接，从而提高了变速器在单位时间内的转动惯量，增加了汽车的加速度。如果仍然按照传统车AMT（自动变速箱）的同步调节方式，输入轴转动惯量的增加则意味着同步时间的加长，如图2所示。目标转速约为1 430 r/min，进而将会增加换挡时间。AMT是动力中断换挡，因此将影响到整车的动力性。这一结构虽然简单，却导致了整车的性能变差[2]。
3 换档主动控制技术
在混合动力汽车进行换档操作时，汽车离合器分离，此时汽车的动力系统被迫中断，发动机停止运行，但是由于电机运转过程中产生较大的惯性，因此电机仍然与汽车变速器、动力合成装置向连接。从汽车的整个运作状态来看，发电机主要有3种工作模式：启动、运行和关闭。由于发电机的启动时所产生的瞬时电流非常大，因此在通常情况下，汽车启动时不能进行换档操作，避免出现动力装置损坏的问题。当汽车发电机正常运行之后，无论进行何种换档操作，与换档控制系统相连接的多能源动力控制器都会使原本闭合的发电机开关断开，让电机停止工作，防止电机转动影响变速箱换档。通过上述操作流程，虽然能够实现混合动力汽车的换档主动控制操作，但是在换档过程中汽车电机需要频繁的关闭和开启，这就影响了汽车运行的平稳性和持续性。混合动力汽车的降档主动控制操作与此相类似，不同的操作在于档位升降指令以及电机同步控制的方式不同，但是其主动控制原理是一致的。
4 发动机单独驱动模式下的换档控制策略
4.1 换档流程简述
传统AMT汽车的离合器分离后，可以通过发动机电子节气门控制器缓慢降低离合器的主、从动盘的转速差，但是在汽车使用一段时间后，发动机控制的程度灵敏度逐渐减小，因此对于换档操作的改善效果明显减弱。而通常情况下的混合动力汽车发动机的工作状态和动力耦合装置的工作状态不同，可以在换档主动控制过程中进行分别操作。例如，当混合动力汽车的离合器闭合时，ISG电机与发动机同步运行，而当离合器分离时，可以利用ISG电机的电子节气门控制器来改变离合器的转速，从而减小了发动机与动力耦合装置间的转速差异，提升了换档操作的便利性。
4.2 换档控制策略
（1）离合器分离阶段。当驾驶员通过汽车操纵杆发出换档操作时，与操纵杆向连接的自动变速箱控制器将换档操作制定传达到汽车的发动机控制单元上，发动机控制单元根据相应的程序控制电子节气门工作，并在同一时间将离合器分离，完成第一阶段的控制流程。需要注意的是，在部分混合动力汽车中，由于自身动力系统的设置不同，因此虽然换档控制的操作一样，但是内部指令的运行方式可能存在不同程度的差异。同样的，由于不同汽车所选用的变速箱、离合器种类、型号和性能存在差异，离合器分离的时间和换档控制时间也不尽相同。
（2）选档和挂档阶段。当离合器分离阶段完成后，开始依次执行选档、挂档操作。对于多数混合动力汽车来说，选档操作相对简便，在选档操作上所花费的时间也很短，虽然在换档主动控制的一瞬间汽车的动力装置会停止工作，但是在汽车惯性运作的作用下，对车速的影响基本可以忽略，因此不影响汽车的连续和平稳运行。而挂档后，发动机的运转功率提升，带动离合器主、从动盘间的转速差增加，从而相应地提升了汽车的行驶速度。
（3）离合器结合阶段。在挂当阶段结束后，为了尽可能地降低换档时间，必须开始结合离合器。当离合器结合之后，驾驶人员可以通过汽车动力装置控制离合器速度，从而提升汽车的换档品质。
5 结语
近年来，我国传统能源的储量日益匮乏，加上人们环保意识的增强，对汽车的燃烧动力能源提出了更高的要求。混合动力汽车融合了传统能源与电力能源的优点，逐渐受到了汽车生产厂家和车主的喜爱。混合动力汽车的换档主动控制技术与汽车驾驶的平稳性有直接关系，并且对离合器磨损也有一定程度的影响，因此，加强混合动力汽车的换档主动控制技术研究具有十分重要的现实意义。文章通过分析换档控制的操作流程，提升了混合动力技术应用的有效性。
参考文献
[1] 刘志茹，王庆年，王光平.混合动力汽车换挡主动控制技术[J].吉林大学学报：工学版，2011（2）：153-156.
[2] 汪东坪，李舜酩，魏民祥，等.混合动力汽车电子换挡手柄控制信号可靠性设计[J].农业机械学报，2012（6）：25-29.
关键词：汽车 混合动力 换档主动控制
中图分类号：U469.72 文献标识码：A 文章编号：1672-3791（2015）11（a）-0094-02
由于汽车动力系统的变化，混合动力汽车无论是在汽车整体结构还是内部性能上，与传统汽车相比都有明显的改变，在优化了动力性能的同时，也使得混合动力汽车的设计和控制更加复杂。在这种情况下，如果没有根据混合动力系统进行相应的变更设计，传统的操作方式将很难适应新车的驾驶要求，因此需要不断更新控制技术，完善操作流程。
1 混合动力汽车系统结构
该文以QR一HEV混联式混合动力系统为例（见图1）进行分析，动力源在发动机与电动机共同作用下运转，并通过动力耦合装置将动力输出，该混合动力系统可实现纯电动驱动、发动机驱动、行车充电、混合驱动和再生制动等多种工作模式。变速机构采用5挡机械式自动变速器（AMT），能够根据混合动力汽车的运行状态实现自动换挡，以进一步提升混合动力汽车的节能效率[1]。
2 现阶段混合动力汽车换档控制存在的问题
许多混合动力汽车都采用了并联双轴结构，这种结构的特点是将汽车电机、离合器和变速器的输入轴直接连接，从而提高了变速器在单位时间内的转动惯量，增加了汽车的加速度。如果仍然按照传统车AMT（自动变速箱）的同步调节方式，输入轴转动惯量的增加则意味着同步时间的加长，如图2所示。目标转速约为1 430 r/min，进而将会增加换挡时间。AMT是动力中断换挡，因此将影响到整车的动力性。这一结构虽然简单，却导致了整车的性能变差[2]。
3 换档主动控制技术
在混合动力汽车进行换档操作时，汽车离合器分离，此时汽车的动力系统被迫中断，发动机停止运行，但是由于电机运转过程中产生较大的惯性，因此电机仍然与汽车变速器、动力合成装置向连接。从汽车的整个运作状态来看，发电机主要有3种工作模式：启动、运行和关闭。由于发电机的启动时所产生的瞬时电流非常大，因此在通常情况下，汽车启动时不能进行换档操作，避免出现动力装置损坏的问题。当汽车发电机正常运行之后，无论进行何种换档操作，与换档控制系统相连接的多能源动力控制器都会使原本闭合的发电机开关断开，让电机停止工作，防止电机转动影响变速箱换档。通过上述操作流程，虽然能够实现混合动力汽车的换档主动控制操作，但是在换档过程中汽车电机需要频繁的关闭和开启，这就影响了汽车运行的平稳性和持续性。混合动力汽车的降档主动控制操作与此相类似，不同的操作在于档位升降指令以及电机同步控制的方式不同，但是其主动控制原理是一致的。
4 发动机单独驱动模式下的换档控制策略
4.1 换档流程简述
传统AMT汽车的离合器分离后，可以通过发动机电子节气门控制器缓慢降低离合器的主、从动盘的转速差，但是在汽车使用一段时间后，发动机控制的程度灵敏度逐渐减小，因此对于换档操作的改善效果明显减弱。而通常情况下的混合动力汽车发动机的工作状态和动力耦合装置的工作状态不同，可以在换档主动控制过程中进行分别操作。例如，当混合动力汽车的离合器闭合时，ISG电机与发动机同步运行，而当离合器分离时，可以利用ISG电机的电子节气门控制器来改变离合器的转速，从而减小了发动机与动力耦合装置间的转速差异，提升了换档操作的便利性。
4.2 换档控制策略
（1）离合器分离阶段。当驾驶员通过汽车操纵杆发出换档操作时，与操纵杆向连接的自动变速箱控制器将换档操作制定传达到汽车的发动机控制单元上，发动机控制单元根据相应的程序控制电子节气门工作，并在同一时间将离合器分离，完成第一阶段的控制流程。需要注意的是，在部分混合动力汽车中，由于自身动力系统的设置不同，因此虽然换档控制的操作一样，但是内部指令的运行方式可能存在不同程度的差异。同样的，由于不同汽车所选用的变速箱、离合器种类、型号和性能存在差异，离合器分离的时间和换档控制时间也不尽相同。
（2）选档和挂档阶段。当离合器分离阶段完成后，开始依次执行选档、挂档操作。对于多数混合动力汽车来说，选档操作相对简便，在选档操作上所花费的时间也很短，虽然在换档主动控制的一瞬间汽车的动力装置会停止工作，但是在汽车惯性运作的作用下，对车速的影响基本可以忽略，因此不影响汽车的连续和平稳运行。而挂档后，发动机的运转功率提升，带动离合器主、从动盘间的转速差增加，从而相应地提升了汽车的行驶速度。
（3）离合器结合阶段。在挂当阶段结束后，为了尽可能地降低换档时间，必须开始结合离合器。当离合器结合之后，驾驶人员可以通过汽车动力装置控制离合器速度，从而提升汽车的换档品质。
5 结语
近年来，我国传统能源的储量日益匮乏，加上人们环保意识的增强，对汽车的燃烧动力能源提出了更高的要求。混合动力汽车融合了传统能源与电力能源的优点，逐渐受到了汽车生产厂家和车主的喜爱。混合动力汽车的换档主动控制技术与汽车驾驶的平稳性有直接关系，并且对离合器磨损也有一定程度的影响，因此，加强混合动力汽车的换档主动控制技术研究具有十分重要的现实意义。文章通过分析换档控制的操作流程，提升了混合动力技术应用的有效性。
参考文献
[1] 刘志茹，王庆年，王光平.混合动力汽车换挡主动控制技术[J].吉林大学学报：工学版，2011（2）：153-156.
[2] 汪东坪，李舜酩，魏民祥，等.混合动力汽车电子换挡手柄控制信号可靠性设计[J].农业机械学报，2012（6）：25-29.