王維振　銀銘強(qiáng)　張欣　張帥

摘 要：為了提高并聯(lián)式混合動力汽車的穩(wěn)定性和舒適性，本文針對并聯(lián)式混合動力公交車混動模式行駛過程中，伴隨司機(jī)松油門踩油門操作出現(xiàn)的沖擊異響問題進(jìn)行了原因分析，策略修改以及試驗驗證。通過增加預(yù)緊扭矩的方式，可有效解決并聯(lián)混合動力公交車松油門踩油門異響問題。

關(guān)鍵詞：并聯(lián)混合動力 異響 傳動系 預(yù)緊扭矩

Research on Abnormal Noise of Parallel Hybrid Power System when Stepping on Accelerator

Wang WeizhenYin Mingqiang Zhang Xin Zhang Shuai

Abstract：To improve the stability and comfort of the parallel hybrid electric vehicle， this article analyzes the modification and test verification and cause of the abnormal noise caused by the driver's operation of releasing the accelerator pedal and stepping on the accelerator during the hybrid mode of the parallel hybrid electric bus. By increasing the pre-tightening torque， it can effectively solve the abnormal noise of the parallel hybrid bus when the accelerator is released and when the accelerator is stepped on.

Key words：parallel hybrid power， abnormal noise， drive train， preload torque

1 引言

隨著大氣環(huán)境污染的日趨嚴(yán)重和石油危機(jī)的不斷加劇，傳統(tǒng)燃油汽車逐漸為人們所詬病，目前，各國都在研發(fā)新型的節(jié)能無污染綠色汽車[1]，包括：純電動EV（electric vehicle）、混合動力電動汽車HEV（hybrid electric vehicle）、燃料電池汽車FCV（fuel cell vehicle）。其中，純電動汽車因其續(xù)航里程短，能源補(bǔ)給慢，廢舊電池二次污染等問題諸多應(yīng)用場景受到限制;燃料電池汽車目前成本昂貴、運行壽命較低、氫燃料基礎(chǔ)設(shè)施缺乏，短期內(nèi)推廣困難;在這種情況下，混合動力汽車便成為目前新能源汽車中最具產(chǎn)業(yè)化和市場化前景的車輛，混合動力汽車將兩種或更多能量轉(zhuǎn)換技術(shù)和一種或更多能量儲存技術(shù)合為一體，使得混合動力汽車兼具新能源車節(jié)能、環(huán)保的特點，同時還具有傳統(tǒng)燃油車?yán)m(xù)航里程長，補(bǔ)給方便的優(yōu)勢[2]。

相較于傳統(tǒng)動力系統(tǒng)，混合動力系統(tǒng)更加復(fù)雜。既包括傳統(tǒng)動力系統(tǒng)形式的發(fā)動機(jī)、傳動機(jī)構(gòu)，同時還包括電機(jī)、電池、電控“大三電”系統(tǒng)?；旌蟿恿ο到y(tǒng)按照能量合成的方式可分為3種基本類型： 串聯(lián)式、并聯(lián)式和混聯(lián)式。其中并聯(lián)式混合動力系統(tǒng)以其動力性好、道路適應(yīng)強(qiáng)等特點得到了廣泛的推廣配套。并聯(lián)式混合動力可由發(fā)動機(jī)和電機(jī)共同驅(qū)動或各自單獨驅(qū)動，具有純電動驅(qū)動模式，純發(fā)動機(jī)驅(qū)動模式以及混合驅(qū)動模式，其結(jié)構(gòu)如圖1所示：

混合動力系統(tǒng)多具有兩套動力裝置，使其可在短時間內(nèi)提供更大的驅(qū)動力矩，獲得更高的加速度，但由于部件較多，不同部件之間的連接非絕對剛性，如果控制策略不完善，極易產(chǎn)生異響。車輛異響不但影響舒適性，更可能導(dǎo)致機(jī)械部件疲勞損壞，影響產(chǎn)品可靠性，造成財產(chǎn)損失，威脅人身安全。目前學(xué)者們已經(jīng)對混合動力汽車動力性和操控性方面進(jìn)行了大量探索研究，但目前關(guān)于混動公交車起步階段振動噪聲控制研究尚不多見，本文針對并聯(lián)混合動力公交車，松油門踩油門異響問題進(jìn)行了詳細(xì)研究。

2 松油門踩油門問題異響簡述及原因分析

當(dāng)并聯(lián)式混合動力公交車以混合驅(qū)動模式行駛，司機(jī)由于疲勞或者路況發(fā)生變化，快速松開油門，間隔較短時間，重新踩下油門時，可明顯聽到車輛后部傳來沖擊異響，而純電動行駛時，同樣工況和控制策略情況下，基本聽不到異響。

沖擊異響產(chǎn)生機(jī)理推測如圖2所示：

1）當(dāng)司機(jī)踩油門行駛時，發(fā)動機(jī)輸出正扭矩，傳動系驅(qū)動扭矩正向;混動變速器輸入軸扭振大小會影響變速器敲擊，當(dāng)變速器輸入軸扭振大于變速器單體敲擊閾值時，敲擊現(xiàn)象明顯，小于閾值時，敲擊現(xiàn)象則不明顯。

2）當(dāng)松開油門時，由于司機(jī)無驅(qū)動意圖，電機(jī)扭矩下降直至為0Nm，發(fā)動機(jī)進(jìn)入斷油模式，由于發(fā)動機(jī)摩擦扭矩和附件扭矩的存在，發(fā)動機(jī)曲軸端凈扭矩為負(fù)值;傳動系驅(qū)動扭矩反向，傳動系間隙分開;

3）當(dāng)司機(jī)重新踩油門時，發(fā)動機(jī)（氣體機(jī)）初始噴油扭矩較大且難以控制，導(dǎo)致傳動系扭矩突然變?yōu)檎?，傳動系間隙快速結(jié)合，導(dǎo)致整車沖擊異響。

司機(jī)松踩油門時，發(fā)動機(jī)扭矩變化見圖3所示。

3 消除沖擊異響控制模型搭建

針對上述對松踩油門沖擊異響的原因分析，擬通過預(yù)緊扭矩的方式消除松踩油門沖擊異響，控制策略如圖4所示：

1）當(dāng)油門松開時，司機(jī)無加速需求，控制電機(jī)扭矩下降直到為0Nm，控制發(fā)動機(jī)扭矩下降直到某一小扭矩，該小扭矩存在的目的在于保證傳動系間隙不分開，同時保證車輛無加速趨勢;

2）當(dāng)發(fā)動機(jī)扭矩達(dá)到目標(biāo)值后，開始計時。目的在于避免該小扭矩長時間保持，導(dǎo)致經(jīng)濟(jì)性嚴(yán)重惡化，同時又可最大限度解決司機(jī)松開油門，短時間后，重踩油門導(dǎo)致的沖擊異響問題;

3）計時結(jié)束后，發(fā)動機(jī)扭矩清零，整車進(jìn)入能量回收狀態(tài)。

為消除沖擊異響搭建的部分控制模型見圖5所示：

4 預(yù)緊扭矩標(biāo)定及試驗驗證

4.1 試驗準(zhǔn)備

利用Artemis SUITS振動噪聲測試設(shè)備測量變速箱處于后橋處的振動噪聲，同時將整車CAN數(shù)據(jù)接入Artemis SUITS數(shù)據(jù)采集模塊，便于對比分析整車CAN數(shù)據(jù)與振動、噪聲數(shù)據(jù)。傳感器布置與設(shè)備連接如圖6所示：

4.2 預(yù)緊扭矩標(biāo)定與試驗結(jié)果分析

通過對公交車運行數(shù)據(jù)分析，當(dāng)預(yù)緊扭矩即發(fā)動機(jī)小扭矩保持時間標(biāo)定為3s時，可覆蓋大多數(shù)短時間內(nèi)松踩油門情況。

分別標(biāo)定預(yù)緊扭矩為0Nm，20Nm，40Nm，50Nm，80Nm，測試松踩油門過程中發(fā)動機(jī)扭矩變化及車輛行駛方向的加速度變化情況。測試結(jié)果發(fā)現(xiàn)，當(dāng)預(yù)緊扭矩小于50Nm時，松踩油門沖擊異響明顯，預(yù)緊扭矩50Nm以上時，車內(nèi)基本感受不到?jīng)_擊異響，其中預(yù)緊扭矩為0Nm和50Nm時的測試結(jié)果如圖7和圖8所示。對比圖7和圖8可見，當(dāng)無預(yù)緊扭矩時（預(yù)緊扭矩等于0），隨著發(fā)動機(jī)扭矩的突然變化，可見車輛行駛方向的振動加速度波動明顯，最大超過80m/s2，車內(nèi)可聽到明顯異響;當(dāng)預(yù)緊扭矩標(biāo)定為50Nm時，發(fā)動機(jī)扭矩?zé)o突變，車輛行駛方向振動加速度僅有一處超過20m/s2，絕大部分時間車輛行駛方向振動加速度未超過10m/s2，車內(nèi)基本聽到不異響。

5 結(jié)論

本文對短時間內(nèi)松踩油門導(dǎo)致車輛沖擊異響的原因進(jìn)行了分析，沖擊異響的產(chǎn)生需滿足兩個條件：1）傳動系存在間隙;2）驅(qū)動扭矩存在突變。由于傳動系間隙無法消除且發(fā)動機(jī)（氣體機(jī)）初始噴氣扭矩難以精確控制，導(dǎo)致混合驅(qū)動模式下沖擊異響難以避免。本文通過增加發(fā)動機(jī)預(yù)緊扭矩的方式，防止傳動系間隙的突然分合，避免了沖擊異響的產(chǎn)生。本文為解決沖擊異響問題提供了方向，借助電機(jī)扭矩響應(yīng)快速、精確的特性可解決其他工況下由傳動系間隙導(dǎo)致的沖擊異響問題。

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