文 献 综 述
1 引言
汽车的轻量化是一个长久以来众多研究者始终致力于研究的方向，它对提高汽车的安全性、经济性、换挡质量、车辆行驶平顺性、通过性都有非常重要的意义[2]。而在实现汽车轻量化的途径上，除了材料轻量化、去除冗余部分、改变换挡策略[16]以外，将相关联的前后环节进行集成设计也是一种重要方式[17]。于此同时，采用集成设计也可以简化安装、显著节省空间、便于模块化检修。因此本设计选择了轻型乘用车集成驱动总成设计。
2 研究背景及意义
经过在60余年的发展，汽车在中国已然走入千家万户，真正成为了中国人民最常用的代步工具之一，中国汽车工业也随之壮大，成为了对中国经济发展和人民生活水平有举足轻重影响的产业。与此同时，随着我国汽车的大量普及，环境污染和能源消耗情况也逐渐恶化，人类与自然生态的矛盾对立日渐突出。自中国共产党十八大习近平总书记提出提出“五位一体”总体布局和中国加入巴黎气候协定时承诺减少碳排放以来，生态环境治理被提升到了同经济、政治、文化、社会同等重要的高度，国家相关法规也因此日趋严格。因此，以实际行动改变汽车行业现状，促进我国环境保护和能源安全事业进一步发展已然成为了各大厂商的必然选择。[14]
在国家大力推动绿色、节能、环保新发展理念，电子电器在汽车各系统中高度集成，汽车行业和消费者对汽车轻量化、电子化、自动化提出新要求的今天，我们对汽车结构和性能的研究也面临新挑战。时至今日，越来越多厂商开始将汽车的轻量化和小型化放在了更加重要的位置上[18]。而想实现汽车的轻量化和小型化，除了从材料方面考虑以及去除冗余结构以外，将汽车中的各部分同时进行轻量化和小型化也是很有必要的。在这个过程中，集成设计的思想贯穿始终。作为汽车驱动系统中的重要组成部分，有关电机、电机控制器和减速器的轻型乘用车集成驱动总成设计成为了一个新的研究方向[16]。电控-电动式换挡的电机-变速器一体化系统，由驱动电机、机械式变速器、换挡电机和执行机构等部分组成，驱动电机相比发动机具有转速转矩调节精确、快速的优点,同时换挡电机能够对换挡力进行快速调节[13]。通过将电机、电机控制器和减速器设计为集成驱动总成，可以大大节省发动机舱室空间，便于汽车整体结构布置，提升乘员舒适性，也便于汽车的整体装配。而由驱动电机、机械式变速器、换挡电机和执行机构等部分组成的集成驱动总成又可以确保具有动力中断时间短、换挡冲击小的优点[19]。
3 国内外研究情况
国外在车辆动力系统一体化控制技术方面到目前为止已经有了较多的研究，取得了较大的进展。1983年，日本丰田公司使用发动机电子控制系统TCCS与AMT电控单元进行协调通讯，从而实现了动力系统的一体化协调控制；1986年，美国福特公司针对汽油发动机和电控机械无级变速器开发了动力传动一体化控制系统ELTEC；1993年，德国博世公司研制开发了车辆动力传动一体化控制系统，通过一整套集成电子控制单元来完成柴油机和自动变速器的联合控制。近年来，奥地利斯太尔-戴勒姆-普赫公司对基于异步电动机的单减速传动机构和两档减速器传动机构进行了对比，并设计了一种集成式的电驱动系统，对电机、两档变速器、电子控制单元和充电系统等进行了集成设计，控制异步电机实现了同步换挡。德国采埃孚针对小型乘用车市场开发了一款中央集成驱动系统EVD1，采用高速电机和单速两步传动系统使系统更加轻量化，提高了系统的能源利用效率；美国福特公司研制出了一种三相异步电动机和两档变速器集成的动力系统，使电机与变速器同轴连接，通过对电机的调控完成变速器两种传动比的切换；Backstrom T提出了一种集成电机、变速器与发动机于一体的能量转换传动系统，该系统的最优控制原理在于利用双转子电机和无级变速器，使发动机工作在最佳工作点；Hoeijmakers M. J.等人提出一种城市公共汽车用电动无级变速器(Electrical variable transmission， EVT)，采用电机与变速器集成，不仅较大的提高了发动机的工作效率，还可以用作发电机和启动电机[15]。
国内在对车辆动力系统一体化控制技术方面起步较晚，进展较为缓慢。清华大学傅洪等对电动汽车用电机．变速器一体化集成系统的扭振进行了研究，通过相关研究降低了系统扭振，改善了汽车的换挡品质和行驶特性；重庆大学秦大同教授通过对固定减速比电动汽车传动机构的两档改装研究，在重新优化匹配动力系统参数的基础上对比分析了不同减速机构的工作性能，同时对两档纯电动汽车AMT的换挡控制进行了研究，提出了综合经济性和动力性的换挡控制策略；武汉理工大学黄妙华教授对电机．变速器集成驱动系统进行了结构设计、参数匹配，分析了集成驱动系统取消离合器的可行性，提出了用于二挡AMT的换挡规律，并研究了一体化系统的控制策略；黄英等人提出了基于CAN总线的发动机．变速器集成控制方案，并在AMT换挡过程中，对发动机进行了转速和转矩控制测试[18]；北京理工大学席军强等人提出了取消离合器的AMT传动系统换挡控制方法，分学习了AMT选位、换挡伺服电机在换挡过程中的调速控制，开发了适用于纯电动客车的无离合器多挡AMT；吉林大学王庆年教授对并联型混合动力汽车的工作模式切换控制进行了研究，提出了使用电机起动发动机和通过电机进行转矩补偿的控制策略；上海交通大学的张建武教授研制出了基于电控机械式自动变速器的变速驱动系统[15]。
纵观国内外研究现状可以发现：国外由于在一体化控制方面研究起步早，已经举得了很大进展，然而由于技术保密，国内难以获得一体化控制的核心技术。国内在一体化设计及控制方面由于起步晚，目前基本停留在理论阶段，还没有形成一套成熟的理论体系，因此在这些方面还有很多地方有待深入研究。
