李敏+何艷則+牛大旭

摘要：傳統(tǒng)的無級變速器（Continuously Variable Transmission，CVT）的策略優(yōu)化集中在CVT換擋策略優(yōu)化上，因此在提升燃油經(jīng)濟性的同時往往損害動力性。針對這一問題，在分析換擋策略和踏板扭矩策略對整車動力性和燃油經(jīng)濟性影響的基礎(chǔ)上，提出集成優(yōu)化換擋策略和踏板扭矩策略的方法；設(shè)計優(yōu)化流程，得到不同車速、不同加速踏板開度下?lián)Q擋策略和踏板扭矩策略的優(yōu)化結(jié)果。搭建整車虛擬仿真模型，并進行仿真與試驗對比分析，結(jié)果表明：集成優(yōu)化可在保證動力性不衰減甚至提升的條件下，燃油效率提高約4%。

關(guān)鍵詞：CVT；最佳經(jīng)濟線；集成優(yōu)化；換擋策略；踏板扭矩策略；動力性；燃油經(jīng)濟性

中圖分類號：U464.336 文獻標(biāo)志碼：B

0引言

節(jié)能減排是汽車行業(yè)面臨的巨大挑戰(zhàn)。無級變速器（Continuously Variable Transmission，CVT）由于可連續(xù)變速，所以可實現(xiàn)與發(fā)動機工況的最佳匹配，有巨大的節(jié)油潛力，從而得到大量使用。

國內(nèi)外對CVT系統(tǒng)的研究多將最佳經(jīng)濟性或者動力性各自單獨考慮。文獻通過發(fā)動機最佳經(jīng)濟線控制發(fā)動機運行工況點，文獻在此基礎(chǔ)上綜合考慮傳遞系統(tǒng)效率；文獻僅研究最佳動力性，綜合考慮CVT效率對驅(qū)動功率的影響，但只有理論分析未進行試驗驗證。少數(shù)文獻綜合動力性和經(jīng)濟性進行CVT速比整體優(yōu)化，對最佳動力性和最佳經(jīng)濟性進行折中處理，但無法保證在獲得最佳經(jīng)濟性的同時動力性有較好的表現(xiàn)，且僅有理論仿真結(jié)果而無試驗研究?；谡噷蛹壙刂撇呗?，綜合考慮最佳經(jīng)濟性，兼顧動力性不衰減，且理論與試驗相結(jié)合的研究，目前尚未見到文獻。

本文在理論上分析換擋策略和踏板扭矩策略對整車動力性和經(jīng)濟性的影響，提出控制策略集成優(yōu)化的方法，并應(yīng)用于具體車型，然后通過虛擬仿真和試驗進行驗證。

1換擋策略和踏板扭矩策略對動力性和經(jīng)濟性的影響

車輛行駛過程中，電子控制單元（Electronic Control Unit，ECU）根據(jù)當(dāng)前駕駛員踩下加速踏板信號和發(fā)動機轉(zhuǎn)速信號，查表輸出駕駛員對發(fā)動機的扭矩請求，該扭矩請求與加速踏板、發(fā)動機轉(zhuǎn)速的關(guān)系即為踏板扭矩策略。傳輸控制單元（Transmission Control Unit，TCU）通過加速踏板信號和車速信號，通過查表輸出變速器的目標(biāo)速比，該速比請求與加速踏板、車速的關(guān)系即為換擋策略。踏板扭矩策略和換擋策略共同決定某一工況下發(fā)動機運行工況點及車輪端的扭矩輸出，即決定整車動力性和經(jīng)濟性水平。

集成優(yōu)化對動力性和經(jīng)濟性的影響示意見圖1。其中，工況點4和B分別為等功率線a和b上運行的工況點，A₀和B₀為最佳經(jīng)濟線上工況點，曲線c為最佳經(jīng)濟線，曲線m和n分別為對應(yīng)加速踏板開度為20%和30%時的踏板扭矩策略曲線。假設(shè)某一工況下發(fā)動機工作在點A，傳統(tǒng)最佳經(jīng)濟線控制方法是點4盡量向點A₀移動。由于點A工作轉(zhuǎn)速高于A₀，若只進行換擋策略調(diào)整，A向著降低轉(zhuǎn)速方向調(diào)整變?yōu)锳₁，A₁功率降低，需加大加速踏板至30%提高轉(zhuǎn)速發(fā)動機才能維持工作在等功率線a上，運行工況點變?yōu)锳₂，但此時加速踏板對應(yīng)的動力性變差。若在此基礎(chǔ)上結(jié)合踏板扭矩策略增大20%加速踏板的扭矩輸出（20%加速踏板下不同轉(zhuǎn)速扭矩增大至曲線p），則在4點轉(zhuǎn)速降低到A₁轉(zhuǎn)速后，發(fā)動機扭矩可到達A₃點對應(yīng)扭矩。集成優(yōu)化后工作點A₃仍在等功率線上，可以達到不降低動力性同時向著最佳經(jīng)濟線靠近的目標(biāo)。

假設(shè)某一工況下發(fā)動機工作在點B，在等功率線b和某加速踏板開度時，工作轉(zhuǎn)速低于理想轉(zhuǎn)速B₀，通過優(yōu)化換擋策略提高轉(zhuǎn)速至B₁，驅(qū)動功率增加，需要適度降低加速踏板開度，工況點變?yōu)榈裙β示€b上的B₂，此時運行點向最佳經(jīng)濟線靠近，動力性和經(jīng)濟性均有所提升，因此可以不調(diào)整踏板扭矩策略。

2換擋策略和踏板扭矩策略集成優(yōu)化結(jié)果

以公司搭載CVT變速器的某A級車型為研究對象，整車基本參數(shù)見表1。分析換擋MAP和踏板MAP對動力經(jīng)濟性的影響，建立優(yōu)化計算模型。endprint