在混合动力汽车模式切换过程中,对其切换品质的要求主要是:动力传递平稳性、耐久性、迅速以及舒适性等。动力性是指动力传递要平稳连续,能满足驾驶员对车辆行驶的要求,且切换时间要短。
在由纯电动模式切换到发动机单独驱动的模式过程中,包含了起动发动机的过程。需要电机在提供驾驶员的需求扭矩的基础上再提供扭矩来起动发动机,如果切换时间长会使限力矩离合器的滑磨时间过长以及发动机起动时间过长,且有可能导致电机不能够满足驾驶员的扭矩需求,给驾驶员产生动力性不足的感觉,影响了整车的动力性。
耐久性是指在模式切换过程中应减少对系统各部件的冲击,减小动载荷,延长各部件的常规使用的寿命。模式切换过程产生的扭矩冲击及振动作用到各部件上,会使其内应力产生不断的变化,从而缩短了其常规使用的寿命。舒适性是指在模式切换的过程中,驾驶员不会感觉到不适,产生整车的冲击及振动较小。
例如丰田Prius,当其从纯电动工况切换到发动机驱动工况时,驾驶员不会感觉到发动机的起动,整个切换过程平稳舒适。模式切换过程的评价指标参考换档过程的换档品质指标。
主观方法较为简单、直观且易于操作,不需要各种复杂的检验测试仪器,可以方便的用于对比评价,但其缺点也很明显:首先,它因评价人的不同而变化,有较大的随意性;其次,它不能统一的区分道路因素、动力源因素、传动系统因素及驾驶员操纵因素的影响,不能够满足科学研究的需求。
客观的评价方法到目前还没形成统一的标准,通常可采用冲击度即纵向加速度的变化率作为主要评价标准,在有离合器接合的模式切换过程中还可参考滑磨功,本文重点研究模式切换过程中的冲击度。
当混合动力汽车在行车过程中,因道路变化、电池SOC值变化及驾驶员等因素导致需求扭矩的增大,此时需要起动发动机,进入含有发动机驱动的模式。在起动发动机的过程中,电机不仅要提供汽车行驶的驱动力,还需要出示起动发动机所需要的起动扭矩,而此起动扭矩与限力矩离合器传递的扭矩相关。
发出限力矩离合器接合指令,在满足平顺性的前提下最好能够降低接合时间,接合过程要协调控制电机扭矩与离合器的接合动作,以保证发动机的正常起动,且不对整车行驶造成大的冲击。在限力矩离合器结构确定后,滑动摩擦力矩取决于作用于摩擦面上限力矩离合器的油压大小,因此对限力矩离合器目标油压的控制至关重要。
当需要起动发动机时,应该能迅速开始接合,同时协调电机扭矩以提供克服发动机起动的阻力矩,快速起动发动机。在此过程中应能满足模式切换过程的评价指标,即时间短、冲击度小以及滑磨功小,而此指标在限力矩离合器接合过程中是有一定冲突的,必须协调好它们的关系。
在限力矩离合器的接合过程中,应该要依据相应的条件先确定出初始压力,由相应的驾驶员操作决定。驾驶员对汽车油门踏板做相关操作,若油门踏板开度大且变化率大,则表明驾驶员希望汽车能发出更高动力,能更快的进入动力更强的工作模式,此时应首先考虑动力性,建立较高的初始压力。
油门踏板开度小,且变化率也小时,表明驾驶员对动力的要求不高,则应该首先考虑平顺性与舒适性,初始压力可以较低,以减小接合过程的冲击度。