劉永剛　陳亮　秦大同　雷貞貞，3　吳睿

(1.重慶大學(xué) 機(jī)械傳動(dòng)國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室∥汽車(chē)工程學(xué)院， 重慶 400044； 2.上海汽車(chē)變速器有限公司， 上海 201807；3.重慶科技學(xué)院 機(jī)械與動(dòng)力工程學(xué)院， 重慶 401331)

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混合動(dòng)力汽車(chē)行進(jìn)間起動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)與DCT換擋協(xié)調(diào)控制*

劉永剛1陳亮2秦大同1雷貞貞1，3吳睿1

(1.重慶大學(xué) 機(jī)械傳動(dòng)國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室∥汽車(chē)工程學(xué)院， 重慶 400044； 2.上海汽車(chē)變速器有限公司， 上海 201807；3.重慶科技學(xué)院 機(jī)械與動(dòng)力工程學(xué)院， 重慶 401331)

結(jié)合雙離合器自動(dòng)變速器(DCT)獨(dú)特的結(jié)構(gòu)型式和性能優(yōu)勢(shì),提出了一種裝備DCT的單電機(jī)重度混合動(dòng)力系統(tǒng),建立了該重度混合動(dòng)力系統(tǒng)的動(dòng)力學(xué)模型.采用基于規(guī)則的方法,以系統(tǒng)效率最優(yōu)為目標(biāo)進(jìn)行了工作模式區(qū)域分析與經(jīng)濟(jì)性換擋規(guī)律分析,制定了混合動(dòng)力汽車(chē)模式切換與DCT換擋的綜合工作規(guī)律.針對(duì)綜合工作規(guī)律中模式切換點(diǎn)與換擋點(diǎn)相交的情況,提出了模式切換與換擋協(xié)調(diào)控制策略以及控制方法,并利用Matlab/Simulink軟件仿真平臺(tái)進(jìn)行了行進(jìn)間起動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)與升擋協(xié)調(diào)控制過(guò)程的仿真分析.結(jié)果表明：所建立的行進(jìn)間起動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)與升擋協(xié)調(diào)控制策略有效提升了裝備DCT的混合動(dòng)力系統(tǒng)的性能,不僅解決了裝備DCT的混合動(dòng)力汽車(chē)模式切換與換擋沖突的問(wèn)題,同時(shí)較大程度地節(jié)省了模式切換與換擋時(shí)間,充分發(fā)揮了裝備雙離合器自動(dòng)變速器的混合動(dòng)力系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)優(yōu)勢(shì).

混合動(dòng)力汽車(chē)；雙離合器自動(dòng)變速器；模式切換；換擋；控制策略

重度混合動(dòng)力汽車(chē)具有多個(gè)動(dòng)力源，不同的驅(qū)動(dòng)形式使其具有多種工作模式，這就使得針對(duì)車(chē)輛在行駛過(guò)程中各工作模式之間切換的平順性研究顯得非常重要[1-3].裝備雙離合器自動(dòng)變速器(DCT)的混合動(dòng)力汽車(chē)?yán)昧穗p離合器自動(dòng)變速器結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、傳動(dòng)效率高以及換擋無(wú)動(dòng)力中斷的特點(diǎn)，具有較好的動(dòng)力性能與經(jīng)濟(jì)性能，但在不同工作模式下車(chē)輛的換擋過(guò)程也對(duì)車(chē)輛行駛過(guò)程中的平順性有較大的影響[4-6].因此，充分發(fā)揮混合動(dòng)力系統(tǒng)與雙離合器自動(dòng)變速器的優(yōu)點(diǎn)，并且保證車(chē)輛在模式切換與換擋過(guò)程中具有良好的平順性，是目前混合動(dòng)力汽車(chē)研究領(lǐng)域的一大難點(diǎn).

文獻(xiàn)[7]針對(duì)重度混合動(dòng)力系統(tǒng)行進(jìn)間起動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)控制的平順性問(wèn)題，提出了行進(jìn)間起動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)過(guò)程電機(jī)協(xié)調(diào)轉(zhuǎn)矩控制策略，仿真與試驗(yàn)表明，該策略能有效保證在起動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)過(guò)程整車(chē)的平順性.文獻(xiàn)[8]針對(duì)并聯(lián)式混合動(dòng)力汽車(chē)開(kāi)發(fā)了一套汽車(chē)行進(jìn)間以起動(dòng)離合器連接起動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)的控制算法，并通過(guò)仿真與硬件在環(huán)試驗(yàn)對(duì)其進(jìn)行驗(yàn)證改進(jìn)，最終取得了良好的控制效果.文獻(xiàn)[9]設(shè)計(jì)了一種新的控制器，用于跟蹤DCT兩離合器切換過(guò)程各階段的目標(biāo)轉(zhuǎn)矩，仿真與實(shí)驗(yàn)表明所設(shè)計(jì)的控制器簡(jiǎn)單高效.文獻(xiàn)[10]通過(guò)準(zhǔn)確估計(jì)DCT兩離合器傳遞扭矩的目標(biāo)轉(zhuǎn)矩，開(kāi)發(fā)了一種基于驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)模型的觀測(cè)器及相應(yīng)的控制算法，并通過(guò)樣車(chē)試驗(yàn)驗(yàn)證所設(shè)計(jì)觀測(cè)器及算法的有效性.文獻(xiàn)[11]針對(duì)基于AMT的混合動(dòng)力汽車(chē)進(jìn)行了兩種模式下的換擋控制研究，仿真與臺(tái)架試驗(yàn)表明，該換擋控制策略能有效提高換擋品質(zhì).為了提高換擋品質(zhì)，文獻(xiàn)[12]提出了一種無(wú)離合器操作的換擋控制策略，并通過(guò)臺(tái)架試驗(yàn)驗(yàn)證了其有效性.針對(duì)DCT混合動(dòng)力汽車(chē)換擋過(guò)程離合器與動(dòng)力源的協(xié)調(diào)控制問(wèn)題，文獻(xiàn)[13]設(shè)計(jì)了一種魯棒控制器來(lái)實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)速的同步，仿真結(jié)果表明，該控制器能很好地解決換擋過(guò)程離合器與動(dòng)力源的協(xié)調(diào)控制問(wèn)題.文獻(xiàn)[14-15]分析了換擋過(guò)程發(fā)動(dòng)機(jī)與離合器的轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)矩特性，提出了模糊換擋時(shí)間決策和基于DCT動(dòng)態(tài)模型的轉(zhuǎn)矩協(xié)調(diào)控制策略，并通過(guò)仿真與試驗(yàn)證明了其控制策略的有效性.

然而，當(dāng)模式切換條件與換擋條件同時(shí)觸發(fā)時(shí)，整車(chē)控制器需要設(shè)立一個(gè)優(yōu)先級(jí)來(lái)確定優(yōu)先進(jìn)行的動(dòng)作，或者采取某種措施以避免同時(shí)進(jìn)行模式切換與換擋操作過(guò)程.針對(duì)此情況，文中提出了一種裝備DCT的單電機(jī)重度混合動(dòng)力驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)，利用其獨(dú)特的結(jié)構(gòu)形式進(jìn)行模式切換與換擋協(xié)調(diào)操作，以縮短混合動(dòng)力汽車(chē)工作模式的切換時(shí)間，減少模式切換與換擋過(guò)程的重復(fù)動(dòng)作，充分發(fā)揮混合動(dòng)力系統(tǒng)與DCT的性能與結(jié)構(gòu)優(yōu)勢(shì).

1　混合動(dòng)力系統(tǒng)分析與建模

文中的研究對(duì)象為裝備DCT的單電機(jī)重度混合動(dòng)力系統(tǒng)，其結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖如圖1所示.該系統(tǒng)主要由發(fā)動(dòng)機(jī)、主離合器C0、起動(dòng)發(fā)電一體電機(jī)(ISG)、動(dòng)力電池組以及DCT組成.

圖1　裝備DCT的單電機(jī)重度混合動(dòng)力系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖

Fig.1StructurediagramofthesinglemotorfullhybridsystemequippedwithDCT

該混合動(dòng)力系統(tǒng)工作模式及相關(guān)部件的工作狀態(tài)如表1所示.

表1　HEV工作模式及相關(guān)部件的工作狀態(tài)

1.1動(dòng)力學(xué)模型

假設(shè)混合動(dòng)力驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)是由無(wú)慣性的彈性環(huán)節(jié)和無(wú)彈性的慣性環(huán)節(jié)組成，各相關(guān)部件以集中質(zhì)量的形式存在，根據(jù)假設(shè)建立了裝備雙離合器自動(dòng)變速器的混合動(dòng)力系統(tǒng)的動(dòng)力學(xué)模型[15]，如圖2所示.其中：Te、TC0、Tm、TC1、TC2、Tout、TL分別為發(fā)動(dòng)機(jī)輸出轉(zhuǎn)矩、主離合器C0傳遞的轉(zhuǎn)矩、ISG電機(jī)輸出轉(zhuǎn)矩、離合器C1和C2傳遞的轉(zhuǎn)矩、DCT輸出軸的輸出轉(zhuǎn)矩及車(chē)輛外界阻力矩；Ie為發(fā)動(dòng)機(jī)曲軸(包括飛輪)及主離合器C0主動(dòng)盤(pán)的當(dāng)量轉(zhuǎn)動(dòng)慣量；I0為主離合器C0從動(dòng)盤(pán)的當(dāng)量轉(zhuǎn)動(dòng)慣量；Im為ISG電機(jī)轉(zhuǎn)子及離合器C1、C2主動(dòng)盤(pán)的當(dāng)量轉(zhuǎn)動(dòng)慣量；I1、I2分別為離合器C1、C2從動(dòng)盤(pán)減振器主動(dòng)部分的當(dāng)量轉(zhuǎn)動(dòng)慣量；I3為離合器C1減振器的從動(dòng)部分、輸入軸1(實(shí)心軸)及關(guān)聯(lián)奇數(shù)擋齒輪的當(dāng)量轉(zhuǎn)動(dòng)慣量；I4為離合器C2減振器的從動(dòng)部分、輸入軸2(空心軸)及關(guān)聯(lián)偶數(shù)擋齒輪的當(dāng)量轉(zhuǎn)動(dòng)慣量；I5為中間軸1及其關(guān)聯(lián)齒輪、主減速器1主動(dòng)部分的當(dāng)量轉(zhuǎn)動(dòng)慣量；I6為中間軸2及其關(guān)聯(lián)齒輪、主減速器2主動(dòng)部分的當(dāng)量轉(zhuǎn)動(dòng)慣量；I7為主減速器從動(dòng)部分、差

圖2　裝備DCT的單電機(jī)重度混合動(dòng)力系統(tǒng)的動(dòng)力學(xué)模型

Fig.2DynamicmodelofthesinglemotorfullhybridsystemequippedwithDCT

速器、半軸及車(chē)輪的當(dāng)量轉(zhuǎn)動(dòng)慣量；I為整車(chē)等效到輸出軸的當(dāng)量轉(zhuǎn)動(dòng)慣量；ωe、ωm、ω1、ω2、ω3、ω4、ω5、ω6、ω7、ωw分別為發(fā)動(dòng)機(jī)曲軸的角速度、ISG電機(jī)旋轉(zhuǎn)的角速度、離合器C1和C2從動(dòng)盤(pán)的角速度、輸入軸1和2的角速度、輸出軸1和2的角速度、車(chē)輛半軸的角速度及車(chē)輪的角速度；k1、k2、c1、c2分別為離合器C1、C2減振器的扭轉(zhuǎn)剛度和結(jié)構(gòu)阻尼系數(shù)；k0、c0分別為車(chē)輛半軸與輪胎的當(dāng)量扭轉(zhuǎn)剛度和旋轉(zhuǎn)粘性阻尼系數(shù)；ia1為主減速器1的速比，與1、2、5、6擋位相連；ia2為主減速器2的速比，與3、4、R擋位相連.

通過(guò)對(duì)混合動(dòng)力傳動(dòng)系統(tǒng)進(jìn)行動(dòng)力學(xué)分析，建立混合動(dòng)力汽車(chē)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)行進(jìn)間起動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)與換擋協(xié)調(diào)控制過(guò)程的動(dòng)力學(xué)方程：

(1)

式中：θ1、θ2、θ3、θ4、θ7、θw分別為ω1、ω2、ω3、ω4、ω7、ωw的角位移；Iq12為動(dòng)力傳遞路線上相關(guān)構(gòu)件轉(zhuǎn)換到車(chē)輛半軸的當(dāng)量轉(zhuǎn)動(dòng)慣量.

1.2發(fā)動(dòng)機(jī)特性

發(fā)動(dòng)機(jī)模型是混合動(dòng)力驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)研究的關(guān)鍵參數(shù)，文中采用發(fā)動(dòng)機(jī)穩(wěn)態(tài)試驗(yàn)測(cè)試方法來(lái)確定發(fā)動(dòng)機(jī)的數(shù)值模型.通過(guò)發(fā)動(dòng)機(jī)臺(tái)架試驗(yàn)分別測(cè)試不同節(jié)氣門(mén)開(kāi)度和轉(zhuǎn)速下發(fā)動(dòng)機(jī)的輸出轉(zhuǎn)矩.根據(jù)發(fā)動(dòng)機(jī)測(cè)試數(shù)據(jù)，采用三次樣條插值擬合得到發(fā)動(dòng)機(jī)的穩(wěn)態(tài)轉(zhuǎn)矩?cái)?shù)值模型，如圖3(a)所示.利用發(fā)動(dòng)機(jī)臺(tái)架試驗(yàn)測(cè)試不同轉(zhuǎn)速和輸出轉(zhuǎn)矩下發(fā)動(dòng)機(jī)的燃油消耗，得到發(fā)動(dòng)機(jī)效率數(shù)值模型，如圖3(b)所示.

(b)效率模型

1.3ISG電機(jī)特性

通過(guò)發(fā)動(dòng)機(jī)臺(tái)架試驗(yàn)測(cè)試電機(jī)在不同轉(zhuǎn)速下的最大扭矩，得到ISG電機(jī)外特性曲線(見(jiàn)圖4(a)).其中，在基速2 500r/min之前為ISG電機(jī)的恒轉(zhuǎn)矩區(qū)域，在基速點(diǎn)之后為ISG電機(jī)的恒功率區(qū)域，電機(jī)可保持恒定功率，最大值為30kW.采用樣條插值方法進(jìn)行電機(jī)效率測(cè)試實(shí)驗(yàn)，得到電機(jī)系統(tǒng)效率、轉(zhuǎn)矩與轉(zhuǎn)速的關(guān)系曲面圖(見(jiàn)圖4(b)).

(a)ISG電機(jī)外特性

(b)ISG電機(jī)效率模型

2　工作模式區(qū)域與換擋規(guī)律分析

開(kāi)展模式切換與換擋協(xié)調(diào)控制是為了解決裝備雙離合器自動(dòng)變速器的混合動(dòng)力汽車(chē)模式切換與換擋沖突問(wèn)題.文中通過(guò)基于規(guī)則的系統(tǒng)效率最優(yōu)方法劃分系統(tǒng)工作模式范圍，建立經(jīng)濟(jì)性換擋規(guī)律，制定混合動(dòng)力汽車(chē)綜合工作規(guī)律，確立模式切換與換擋沖突點(diǎn)，為模式切換和換擋協(xié)調(diào)控制策略的制定奠定基礎(chǔ).

2.1工作模式效率分析

以混合驅(qū)動(dòng)模式為例，車(chē)輛處于該模式下系統(tǒng)的動(dòng)力學(xué)方程如下：

(2)

式中，iDCT、ia分別為DCT速比和主減速器速比，Iq為相關(guān)構(gòu)件等效到車(chē)輪的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量，ηt為車(chē)輛動(dòng)力傳動(dòng)系綜合效率，u為車(chē)輛實(shí)時(shí)車(chē)速.

混合動(dòng)力汽車(chē)系統(tǒng)效率定義為系統(tǒng)輸出功率Pout與輸入功率Pin之比，而混合驅(qū)動(dòng)模式下系統(tǒng)輸入功率為系統(tǒng)動(dòng)力源發(fā)動(dòng)機(jī)和動(dòng)力電池組輸出功率，輸出功率為車(chē)輛需要克服的外界阻力功率.因此，該模式下功率計(jì)算表達(dá)式為

(3)

聯(lián)立式(2)和式(3)建立混合驅(qū)動(dòng)模式下的系統(tǒng)效率模型，如圖5(a)所示.將圖5(a)所示系統(tǒng)效率三維圖投影到加速度與車(chē)速平面，相鄰擋位系統(tǒng)效率存在相交線，以此交線作為混合驅(qū)動(dòng)模式下的升擋規(guī)律曲線，如圖5(b)所示.

同理，可以得到純電動(dòng)模式、發(fā)動(dòng)機(jī)單獨(dú)驅(qū)動(dòng)模式和行車(chē)充電模式下的系統(tǒng)效率模型以及升擋規(guī)律，如圖6所示.

2.2工作模式規(guī)律分析

將圖5和圖6中各工作模式下的系統(tǒng)效率投影

(a)系統(tǒng)效率

(b)升擋規(guī)律

Fig.5Systemefficiencyandupshiftscheduleinhybriddrivemodel

在速度-加速度平面上，選擇各工作模式下系統(tǒng)效率較高的區(qū)域作為該模式下的工作范圍，得到如圖7(a)所示的混合動(dòng)力汽車(chē)工作模式范圍.

將圖5和圖6中各工作模式下的升擋規(guī)律曲線與圖7(a)中工作模式范圍整合在一起，即可得出混合動(dòng)力汽車(chē)的綜合工作規(guī)律.為防止頻繁模式切換或換擋，對(duì)混合動(dòng)力汽車(chē)綜合工作規(guī)律進(jìn)行修正，經(jīng)過(guò)簡(jiǎn)化處理，得到如圖7(b)所示修正后的混合動(dòng)力汽車(chē)綜合工作規(guī)律.

由圖7(b)可以看出，模式切換曲線與換擋規(guī)律曲線存在相交的地方，即模式切換命令與換擋命令存在同時(shí)觸發(fā)情況，故整車(chē)控制器需要設(shè)立一個(gè)優(yōu)先級(jí)來(lái)確定優(yōu)先進(jìn)行的動(dòng)作，或者采取某種措施以避免同時(shí)進(jìn)行模式切換與換擋操作過(guò)程.基于DCT的特殊結(jié)構(gòu)，文中提出的混合動(dòng)力汽車(chē)工作模式切換與換擋協(xié)調(diào)控制策略是在DCT進(jìn)行換擋的同時(shí)進(jìn)行模式切換操作.因篇幅有限，文中以行進(jìn)間起動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)與1擋升2擋協(xié)調(diào)控制過(guò)程進(jìn)行詳細(xì)研究.

圖6其他模式下的系統(tǒng)效率及升擋規(guī)律

Fig.6Systemefficiencyandupshiftscheduleinotherdrivemodels

(a)工作模式范圍

(b)綜合工作范圍

3　模式切換與換擋協(xié)調(diào)控制策略

模式切換與換擋協(xié)調(diào)控制的大體思想是：在DCT進(jìn)行換擋操作的同時(shí)進(jìn)行工作模式的切換操作.由于換擋過(guò)程中DCT離合器處于滑摩狀態(tài)，換擋過(guò)程的整車(chē)沖擊度僅與DCT離合器傳遞轉(zhuǎn)矩相關(guān)，因此，整個(gè)模式切換過(guò)程不會(huì)對(duì)整車(chē)平順性造成影響.

行進(jìn)間起動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)與升擋協(xié)調(diào)控制流程及時(shí)序如圖8所示，下面分7個(gè)階段分別進(jìn)行闡述.

圖8行進(jìn)間起動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)與升擋協(xié)調(diào)控制流程及時(shí)序

Fig.8Flowchartofenginestartandupshiftcoordinationcontrolandshiftingsequencewhiledriving

TC2_tari2ia1=Tout-TC1_acti1ia1

(4)

式中：TC2_tar為離合器C2的動(dòng)態(tài)目標(biāo)轉(zhuǎn)矩;Tout為模式切換與換擋控制之前變速器的輸出端轉(zhuǎn)矩，Tout=Tmi1ia1；TC1_act為離合器C1傳遞的實(shí)時(shí)轉(zhuǎn)矩.

4　仿真與結(jié)果分析

利用Matlab/Simulink軟件仿真平臺(tái)建立行進(jìn)間起動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)與換擋協(xié)調(diào)控制過(guò)程的仿真模型，并嵌入所制定的協(xié)調(diào)控制策略進(jìn)行離線仿真，仿真參數(shù)如下：整車(chē)質(zhì)量為1 450kg，主減速器速比為3.762，輪胎有效半徑為0.307m，滾動(dòng)阻力系數(shù)為0.015，風(fēng)阻系數(shù)為0.316，迎風(fēng)面積為2.22m2，傳動(dòng)效率為0.9.以車(chē)速為11.7km/h、整車(chē)加速度為1.2m/s2、發(fā)動(dòng)機(jī)點(diǎn)火轉(zhuǎn)速為250r/min進(jìn)行行進(jìn)間起動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)與1升2擋協(xié)調(diào)控制過(guò)程仿真，結(jié)果如圖9所示.由圖中可以看出，在行進(jìn)間起動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)與升擋協(xié)調(diào)控制過(guò)程中，控制系統(tǒng)較好地完成了模式切換與升擋動(dòng)作，協(xié)調(diào)控制過(guò)程中未出現(xiàn)離合器從動(dòng)部分轉(zhuǎn)速高于主動(dòng)部分轉(zhuǎn)速而傳遞負(fù)扭矩以及功率在DCT兩離合器之間循環(huán)的情況，從而保證了動(dòng)力的有效輸出，整車(chē)車(chē)速波動(dòng)較小，沖擊度小于10m/s3，滿足相關(guān)性能要求.同時(shí)，整個(gè)協(xié)調(diào)控制過(guò)程持續(xù)時(shí)間為0.543s，小于先、后進(jìn)行模式切換與換擋時(shí)間之和[7，15]，減少了模式切換與換擋過(guò)程中主離合器和DCT離合器的重復(fù)動(dòng)作，充分發(fā)揮了裝備DCT的混合動(dòng)力系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)優(yōu)勢(shì)，該模式切換與換擋協(xié)調(diào)控制策略有效提升了裝備DCT的混合動(dòng)力系統(tǒng)的性能.

圖9行進(jìn)間起動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)與升擋協(xié)調(diào)控制仿真結(jié)果

Fig.9Simulationresultsofenginestartandupshiftcoordinationcontrolwhiledriving

5　結(jié)論

(1)根據(jù)裝備DCT的單電機(jī)重度混合動(dòng)力系統(tǒng)結(jié)構(gòu)進(jìn)行了行進(jìn)間起動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)與換擋協(xié)調(diào)控制過(guò)程的動(dòng)力學(xué)分析，并對(duì)車(chē)輛傳動(dòng)系統(tǒng)關(guān)鍵部件進(jìn)行了分析與建模，為整車(chē)工作模式的分析以及系統(tǒng)效率的計(jì)算奠定基礎(chǔ)；

(2)通過(guò)基于規(guī)則的系統(tǒng)效率最優(yōu)方法對(duì)混合動(dòng)力汽車(chē)各工作模式進(jìn)行分析，同時(shí)劃分系統(tǒng)工作模式范圍并建立經(jīng)濟(jì)性換擋規(guī)律，制定了混合動(dòng)力汽車(chē)的綜合工作規(guī)律，獲取了模式切換與DCT換擋的重疊點(diǎn)，為行進(jìn)間起動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)與換擋協(xié)調(diào)控制的研究奠定理論基礎(chǔ)；

(3)在Matlab/Simulink平臺(tái)搭建了動(dòng)力學(xué)模型，制定了行進(jìn)間起動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)與換擋協(xié)調(diào)控制策略，并進(jìn)行了離線仿真，結(jié)果表明，文中所建立的行進(jìn)間起動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)與升擋協(xié)調(diào)控制方法是正確的，協(xié)調(diào)控制策略是有效的，不僅解決了裝備DCT的混合動(dòng)力汽車(chē)模式切換與換擋沖突的問(wèn)題，而且在較大程度上節(jié)省了模式轉(zhuǎn)換與換擋時(shí)間.

[1]MIChris，MASRURMAbul，GAODavidWenzhong.Hybridelectricvehicles：principlesandapplicationswithpracticalperspectives[M].Hoboken：JohnWiley&Sons，2011.

[2]SONGMinseok，OHJoseph，KIMHyunsoo.Engineclutchcontrolalgorithmduringmodechangeforparallelhybridelectricvehicle[C]∥Proceedingsof2012IEEEVehiclePowerandPropulsionConference.Seoul：IEEE，2012：1118-1121.

[3]DUANWei，YANFuwu，DUChangqing.Powertraincontrolstrategiesoverviewforhybridelectricvehicles[C]∥Proceedingsof2010Asia-PacificPowerandEnergyEngineeringConference.Chengdu：IEEE，2010：1-5.

[4]沈文臣，胡宇輝，于會(huì)龍，等.基于“虛擬離合器”的混合動(dòng)力車(chē)輛AMT換擋過(guò)程控制 [J].機(jī)械工程學(xué)報(bào)，2014，50(18)：108-117.

SHENWen-chen，HUYu-hui，YUHui-long，etal.ShiftingprocesscontrolofAMTbasedonvirtualclutchtechnologyforhybridelectricvehicle[J].JournalofMechanicalEngineering，2014，50(18)：108-117.

[5]趙丁選，李天宇，康懷亮，等.混合動(dòng)力工程車(chē)輛自動(dòng)變速技術(shù) [J].吉林大學(xué)學(xué)報(bào)(工學(xué)版)，2014，44(2)：358-363.

ZHAODing-xuan，LITian-yu，KANGHuai-liang，etal.Automaticshifttechnologyofhybridpowerengineeringvehicle[J].JournalofJilinUniversity(EngineeringandTechnologyEdtion)，2014，44(2)：358-363.

[6]STUBBSB，F(xiàn)RACCHIAPM.eDCT：4speedseamless-shifttechnologyforelectricvehicles[C]∥ProceedingsofHybridandElectricVehiclesConference2013.London：IET，2013：1-5.

[7]劉永剛，秦大同，劉振軍，等.單電機(jī)重度混合動(dòng)力系統(tǒng)行進(jìn)間起動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)控制策略研究 [J].汽車(chē)工程，2015，37(1)：49-54.

LIUYong-gang，QINDa-tong，LIUZhen-jun，etal.Aresearchonthecontrolstrategyforenignestartingwhiledrivinginafullhybridpowersystemwithsinglemotor[J].AutomotiveEngineering，2015，37(1)：49-54.

[8]SMITHAnthony，BUCKNORNorman，YANGHong，etal.Controlsdevelopmentforclutch-assistedenginestartsinaparallelhybridelectricvehicle[C]∥SAETechnicalPapers.Warrendale：SAEInternational，2011，doi：10.4271/2011-01-0870.

[9]VanBERKELKoos，HOFMANTheo，SERRARENSAlex，etal.Fastandsmoothclutchengagementcontrolfordual-clutchtransmissions[J].ControlEngineeringPractice，2014，22：57-68.

[10]OHJiwonJ，CHOISeibumB，KIMJinsung.Drivelinemodelingandestimationofindividualclutchtorquedu-ringgearshiftsfordualclutchtransmission[J].Mechatronics，2014，24(5)：449-463.

[11]秦大同，杜波，段志輝，等.某型混合動(dòng)力汽車(chē)AMT換擋控制策略的研究 [J].汽車(chē)工程，2013，35(11)：1004-1010.

QINDa-tong，DUBo，DUANZhi-hui，etal.AstudyontheshiftcontrolstrategyfortheAMTinaspecifichybridelectricvehicle[J].AutomotiveEngineering，2013，35(11)：1004-1010.

[12]LIWeiqing，HEHongwen，PENGLianyun，etal.ShiftingprocessstudyonAMTofaparallelhybridelectricvehicle[C]∥Proceedingsof2011the4thInternationalConferenceonPowerElectronicsSystemsandApplications.HongKong：IEEE，2011：1-7.

[13]ZHAOZ-G，CHENH-J，YANGY-Y，etal.Torquecoordinatingrobustcontrolofshiftingprocessfordrydualclutchtransmissionequippedinahybridcar[J].VehicleSystemDynamics，2015，53(9)：1269-1295.

[14]趙治國(guó)，王琪，陳海軍，等.干式DCT換擋模糊時(shí)間決策及轉(zhuǎn)矩協(xié)調(diào)控制 [J].機(jī)械工程學(xué)報(bào)，2013，49(12)：92-108.

ZHAOZhi-guo，WANGQi，CHENHai-jun，etal.Fuzzytimedecisionandmodel-basedtorquecoordinatingcontrolofshiftingprocessfordrydualclutchtransmission[J].JournalofMechanicalEngineering，2013，49(12)：92-108.

[15]LIUYonggang，QINDatong，JIANGHong，etal.Shiftcontrolstrategyandexperimentalvalidationfordrydualclutchtransmissions[J].MechanismandMachineTheory，2014，75：41-53.

SupportedbytheNationalNaturalScienceFoundationofChina(51305468)andtheMajorApplicationDevelopmentProjectinChongqing(cstc2015yykfc60003)

CoordinationControlofEngineStartingandDCTShiftingofHybridElectricVehiclesWhileDriving

LIU Yong-gang1CHEN Liang2QIN Da-tong1LEI Zhen-zhen1，3WU Rui1

(1.StateKeyLaboratoryofMechanicalTransmission∥SchoolofAutomotiveEngineering，ChongqingUniversity，Chongqing400044，China； 2.ShanghaiAutomobileGearWorksCo.，Ltd.，Shanghai201807，China；3.SchoolofMechanicalandPowerEngineering，ChongqingUniversityofScienceandTechnology，Chongqing401331，China)

Onthebasisofthedistinctivestructureandperformanceadvantagesofdualclutchtransmission(DCT),asingle-motorfullhybridelectricsystemequippedwithDCTisproposedanditskineticmodelisconstructed.Then,therule-basedmethodisadoptedtoanalyzethescopeofworkingmodeandthescheduleofeconomicalshiftbytakingtheoptimalsystemefficiencyastheobjective,andacomprehensiveworkingscheduleofmodeswitchingandDCTshiftingisformulatedforhybridelectricvehicles(HEV).Inviewoftheintersectionbetweenmodeswit-chingpointsandshiftingpointsinthecomprehensiveworkingschedule,thecoordinationcontrolstrategyandmethodofmodeswitchingandshiftingareproposed.Finally,ontheMatlab/Simulinkplatform,theenginestartingandupshiftingcoordinationcontrolwhiledrivingisanalyzedbysimulations.Theresultsindicatethattheproposedcoordinationcontrolstrategyofenginestartingandshiftingwhiledrivingiseffectiveinimprovingtheperformanceoftheproposedsystem,specifically,itcanavoidtheclashbetweenmodeswitchingandshiftingwithmuchlessmodeswitchingandshiftingtime,whichmeansthatthestructureadvantageoftheproposedsystemarefullyutilized.

hybridelectricvehicles；dualclutchtransmission；modeswitching；shifting；controlstrategy

1000-565X(2016)09-0123-08

2015-11-20

國(guó)家自然科學(xué)基金資助項(xiàng)目(51305468);重慶市應(yīng)用開(kāi)發(fā)計(jì)劃重大項(xiàng)目(cstc2015yykfc60003);重慶大學(xué)中央高?；究蒲袠I(yè)務(wù)費(fèi)專(zhuān)項(xiàng)資金資助項(xiàng)目(106112016CDJXY330001)

劉永剛(1982-),男,博士,副教授,主要從事車(chē)輛動(dòng)力傳動(dòng)及其綜合控制研究.E-mail:andyliuyg@cqu.edu.cn

U469.72

10.3969/j.issn.1000-565X.2016.09.018