工程车辆是进行基础建设作业的重要装备，在国民经济建设中发挥着重要作用。工程车辆采用混合动力技术可以有效改善发动机燃油经济性，改善排放，提高系统能量利用率，降低油耗。自动变速技术可以实现工程车辆自动换挡控制，能够有效减轻驾驶员操作强度，提高作业质量和作业效率，改善换挡品质。近年来，为进一步节能减排，同时提高车辆的动力性和驾驶舒适性，多种车辆相继采用混合动力技术结合自动变速技术，作为交叉领域的混合动力自动变速技术逐渐成为研究的热点。二者的结合能够实现动力传动系统的高效工作，改善车辆经济性和动力性，因此研究混合动力工程车辆自动变速技术具有重要的意义。工程车辆一边行驶一边作业，由于作业环境复杂，其作业载荷波动频繁剧烈，由于负载工况、工作模式、控制系统等方面的不同，汽车领域的相关共性技术不能直接应用于工程车辆。目前对混合动力工程车辆自动变速技术的研究还处于探索阶段。本文结合教育部高等学校博士学科点专项科研基金资助课题重度混合动力车辆自动变速技术研究（20120061110023），以并联式混合动力工程车辆为研究对象，以改善燃油经济性、提高能量利用率、改善动力输出、减轻驾驶员操作强度、提高作业质量和效率、改善换挡品质为目标，结合其工况特点、系统结构、参数优化匹配及能量管理控制策略等，深入研究混合动力工程车辆的自动变速换挡控制策略及控制方法。本文的研究工作主要包括以下几个方面：1)根据混合动力工程车辆的系统结构，研究了系统参数优化匹配方法。建立了混合动力系统主要元件的数学模型以及车辆动力学模型，采用理论公式和经验公式相结合来描述其性能。提出采用从整体到局部最优的方法对系统主要元件进行参数匹配，使各元件与负载工况相匹配，提高系统能量利用率，降低装机功率及成本。在此基础上，提出采用改进粒子群优化算法优化参数匹配，提高参数匹配效果。以5吨装载机为例，实现了参数匹配方法和优化算法，参数匹配效果良好。2)研究了混合动力工程车辆的能量管理控制策略。首先提出了混合动力工程车辆工况识别方法，根据系统需求转矩对混合动力系统进行模式划分。提出了基于模糊逻辑的转矩分配控制策略，调控发动机工作在最优效率转矩曲线附近，同时保证储能元件的充放电平衡。提出驾驶员意图系数的概念，并基于模糊逻辑识别驾驶员意图，根据驾驶员意图系数实现发动机转速控制。提出采用瞬时优化算法提高节能效果，以综合效率最优为目标建立了优化模型。台架试验表明，转矩控制策略能够控制发动机工作在最优效率转矩曲线附近，通过识别驾驶员意图控制发动机目标转速，改善了燃油经济性，对比传统工程车辆节能4.94%。瞬时优化算法能够进一步改善燃油经济性，降低油耗，对比传统工程车辆节能10.08%。3)研究了混合动力工程车辆的自动变速换挡规律和控制方法。以“发动机转速、车速和动力分流系数”为换挡控制参数，提出了以车辆加速度最优为目标的动力性换挡规律，以行走系统工作效率最优为目标的经济性换挡规律，和通过驾驶员意图系数将二者相结合的综合换挡规律。研究了混合动力工程车辆智能换挡控制理论，提出基于BP神经网络的智能换挡控制策略和方法，采用L-M算法克服BP神经网络收敛慢、存在局部最小值的缺点。台架试验表明，动力性、经济性、综合和神经网络换挡规律能够合理准确实现各自换挡目标，液力变矩器平均效率分别可达70.8%、73.6%、73.6%和73.2%，有效提高了系统效率和能量利用率，具有较好的经济性和动力性。4)搭建了国内第一个混合动力工程车辆自动变速试验台。为进行混合动力工程车辆自动变速台架试验，设计开发了基于CAN总线网络的混合动力工程车辆能量管理控制系统和混合动力工程车辆自动变速控制系统。通过台架试验验证了所提出的能量管理控制策略和自动变速理论的正确性和适用性。理论和试验研究表明，在混合动力工程车辆上采用自动变速技术，能够有效提高传动系统效率和能量利用率，减小换挡冲击，改善换挡品质，同时具有较好的动力性能和经济性，控制效果良好。