1 博客内容

初学AMEsim的时候，尝试建立PHEV在EV模式下续航的模型，需要用到自动变速箱换挡逻辑。在网盘找到相关教程，介绍AMEsim换挡逻辑（创建状态机）逻辑参考Matlab中的状态机，而其本身帮助文件中缺少合适的换挡逻辑供参考。于是一本纸版书加度盘视频资料了解Simulink的stateflow的模块。这里结合前期的学习内容，重新回顾Matlab新建变速箱换挡逻辑的方法，同时介绍发动机、变速箱和整车概念及参数，方便快速理解模型。

2 功能

换挡逻辑模型主要是搭建发动机→变速箱→整车的动力传动模型。其中：输入为油门踏板（控制发动机扭矩）；过程为TCU换挡逻辑控制变速箱档位速比；输出为整车状态（加速/减速/匀速）。

3 基础部件

3.1 末端用户整车

关键参数滑行阻力，车在行驶过程力包括：滑行阻力（风阻和滚阻），坡道阻力（一般情况不考虑）和加速阻力（匀速时为0）。滑行阻力通过试验测量得出（与车速V正相关）：

F滑行阻力=0.0657×V×V+0.714×V+190.23 （其中F滑行阻力单位N，车速V单位km/h）。数据来源：“车辆道路滑行法及其数据处理_曾海鹏 ”。

这个公式可以看出所测车辆速度由0到0+（平路刚汽车时），需要力为190.23N。即手动推车其由静到动，需求的力大概提20公斤重物的力。另外可以看到这辆车在车速120km/h时，测量的功率为40.85kW。

3.2 动力输入发动机

对于发动机，前面在“混合动力结构（DCT）技术方案回顾”一文中提及到关键性能参数“经济性”。发动机为提升效率不断提升技术（比如从自然气到增压）。

我们这里看下知乎有用户计算（计算过程中各参数取均值，比如汽油密度0.70g/cm³-0.78g/cm³，取0.74g/cm³）：

这里结合汽车工程师之家的万有特性油耗图和前面提到的滑行阻力计算公式，发动机热效率图如下（着色字体为更改）：

通过上图可以看到获取较优的发动机热效率：

车速40km/h时发动机转速约1250rpm，车速80km/h时发动机转速约1400rpm，车速120km/h时发动机转速约2200rpm。

徒手画的与实际情况有差距，但大概趋势如此。车速40km/h提升一倍到80km/h，经济区发动机转速变化很小，这里需要过程件变速箱提供降速增扭（速比），依据的公式是：

P=N×T/9500 (发动机功率P单位为W，转速N单位rpm，扭矩T单位为N·m)

变速箱的输入为发动机（刚性联接），输出为车轮（刚性联接），扭矩提升，转速降低（功率P不变）提供给车轮。

3.3 过程计算-变速箱

Simulink中换挡模型用的是AT箱子，个人此前对液力变扭器和行星齿轮只有基本概念。网上视频了解后简画个人理解的液力变扭器原理：

AT变速箱主要由液力变扭器和行星齿轮构成。行星齿轮从功能上相对容易理解：降速增扭，关键参数：速比。液力变扭器主要由泵轮（与发动机刚性连接）、涡轮（与液力变扭器输出轴连接）和导轮（泵轮涡轮转速差大时起增扭功能）构成，其包含两个功能件：液力耦合器和变扭器。液力耦合器通俗的理解是两个风扇（主动风扇接电，带动静止的从动风扇转）的运转，变扭器可以理解，单独主从动风扇，受到传递损失从动风扇扭矩降低，通过增加中间导轮实现大转速差时增扭（比如输入发动机转速1500rpm、扭矩10N·m，涡轮输出轴转速500rpm，扭矩18N·m）。

另外提及变速箱效率，主要是旋转件的拖曳扭矩，根据随手检索到的法士特王顺利的论文《变速器拖曳扭矩的测试方法研究与应用》，在2000rpm的拖曳扭矩5.269N·m。可以计算汽车匀速40km/h变速箱效率。整车滑行阻力：

T轮端扭矩=F滑行阻力×R轮胎半径=（0.0657×40×40+0.714×40+190.23）×0.35=113.4N·m （T轮端扭矩单位N·m，F滑行阻力单位为N，R轮胎半径单位为m）

借用检索到大众DQ250（帕萨特）速比：1挡13.85，二挡8.45，三挡5.36，四挡3.71,5挡2.77，六档2.31。假设该滑行阻力曲线的车辆使用DQ250，在40km/h挂在4挡，变速箱需要输入扭矩：

T=变速箱输出扭矩/减速比+拖曳扭矩=113.4/3.71+5.269=35.84N·m，该车速变速箱效率85%（=30.57/35.84）

另外关于车速由0到刚刚开始动0+km/h，涉及离合器半结合（Kp）点概念。简易计算：

T发动机输出扭矩 = T轮端扭矩/档位速比 = F滑行阻力×R轮胎半径/(1挡速速比) = 190.23×0.35/13.85 =4.8N·m

3.4 过程计算-升降档换挡线

对这块不熟悉，AMEsim自带的换挡线设计未看明白，大概考虑油耗（1挡和2挡能接受的油耗区域，重叠部分取1升2换挡线），动力性（油门踩到底，考虑发动机到最大扭矩处换挡），平顺性（发动机某档位最低转速，过低引起NVH问题）。另外降档线和升档线保持一定车速差，借用网上图片如下。

这里使用东风车辆的滑行阻力曲线，法士特重型变速箱的拖曳扭矩，帕萨特变速箱速比分析效率，数据仅供概念性理解。

4 计算结果

车速与发动机输出扭矩、档位关系。

5 总结

方便理解，使用Xmind思维脑图软件记录输入、过程、输出三项内容如下：

更新思维导图中变速箱的输入量、过程量、输出量三项内容如下：

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