一種用于濕式雙離合器變速器的離合器溫度診斷和處理方法

馬培義，朱成，王祺明

（安徽江淮汽車股份有限公司，安徽 合肥 230601）

一種用于濕式雙離合器變速器的離合器溫度診斷和處理方法

馬培義，朱成，王祺明

（安徽江淮汽車股份有限公司，安徽 合肥 230601）

文章首先對開發(fā)背景和V型開發(fā)流程進(jìn)行了簡單介紹，在此基礎(chǔ)上，按照離合器溫度診斷和處理要求，分析了雙離合器自動變速箱離合器溫度診斷和處理系統(tǒng)應(yīng)該具備的功能，并設(shè)計了實現(xiàn)這些功能的控制策略，基于此在Matlab/simulink環(huán)境中建立了離合器溫度診斷和處理系統(tǒng)模型，并利用Targetlink工具進(jìn)行模型轉(zhuǎn)化、定標(biāo)、自動代碼生成，并將生成的代碼與底層接口函數(shù)進(jìn)行集成、編譯、刷寫到TCU中，并用CANape標(biāo)定工具對控制程序進(jìn)行調(diào)試和測試，經(jīng)對測試結(jié)果的分析，驗證了該離合器診斷和處理程序功能正確，滿足要求，可以應(yīng)用。

雙離合器自動變速箱；溫度診斷；V流程；代碼生成

10.16638/j.cnki.1671-7988.2016.11.051

CLC NO.: U72.4 Document Code: A Article ID: 1671-7988 (2016)11-136-05

引言

1、背景介紹

典型的濕式雙離合器變速器傳遞動力流為：發(fā)動機(jī)輸出扭矩->變速器輸入軸->雙離合器->變速器輸出軸->車輪，在整個動力流的傳遞過程中，雙離合器會根據(jù)軟件的控制命令進(jìn)行結(jié)合、釋放，從而達(dá)到動力傳遞的開關(guān)控制。

在動力傳遞控制過程中，雙離合器會根據(jù)不同檔位的結(jié)合進(jìn)行不斷的結(jié)合、釋放，雙離合器溫度會不斷的上升，因此離合器溫度有可能會高于安全設(shè)定值，此時，如果再繼續(xù)控制離合器結(jié)合、釋放，那么離合器有可能會因為溫度過高而燒蝕。

溫度傳感器的作用是能夠?qū)崟r采集離合器溫度，將溫度反饋到軟件模型中，然后在軟件中對采集到的溫度進(jìn)行診斷，防止離合器因為過熱而燒蝕，從而導(dǎo)致變速箱不能正常工作。

1.2V型開發(fā)流程簡介

（1）需求分析（僅TCU功能軟件）：根據(jù)用戶需求，對軟件開發(fā)的功能接口、軟件功能進(jìn)行定義。

（2）軟件架構(gòu)設(shè)計：根據(jù)軟件組件級功能需求，按照一定的功能劃分和邏輯結(jié)構(gòu)，對軟件主體框架進(jìn)行初步劃分，可以分為多個層級，每個層級下包含了子層級，并且需要初步建立各個層級間的數(shù)據(jù)流方向。

圖1　V型開發(fā)模式

（3）軟件策略設(shè)計：根據(jù)軟件組件級需求，對每個需求的控制策略和控制邏輯以流程圖、圖表等形式等具體表示出來，能夠直接指導(dǎo)設(shè)計人員搭建軟件模型。

（4）功能實現(xiàn)：根據(jù)軟件功能組件級需求、軟件架構(gòu)、軟件功能邏輯設(shè)計說明書，在matlab/simulink中進(jìn)行模型搭建。

（5）軟件組件測試：根據(jù)需求編制測試用例，對單個軟件功能模塊進(jìn)行MIL、SIL測試。

（6）軟件集成測試：將單元模塊進(jìn)行集成后進(jìn)行MIL、SIL測試。

（7）系統(tǒng)集成測試：將上層應(yīng)用軟件生成代碼，并和底層軟件進(jìn)行代碼集成、編譯，最終生成可執(zhí)行文件下載到TCU控制器，在臺架或整車上進(jìn)行測試。

（8）標(biāo)定：在臺架或整車上進(jìn)行標(biāo)定工作，使臺架或整車在性能上達(dá)到預(yù)期要求。

以上工作完成后，用戶可以驗證軟件功能是否滿足初始需求。

1.3本文研究內(nèi)容

本文基于V型開發(fā)流程開發(fā)一個適用于DCT離合器溫度診斷方法及處理方法，指導(dǎo)判斷雙離合器自動變速器離合器溫度故障的依據(jù)以及針對相應(yīng)故障的處理措施，確保雙離合器自動變速器的正常工作，提高安全性能。

2、控制系統(tǒng)設(shè)計

2.1需求分析

離合器溫度診斷及處理需求分析：

表1　離合器溫度診斷及處理需求

根據(jù)上述需求，可以概括出離合器診斷及處理方法如下所述：

1）離合器溫度傳感器正常工作的電壓范圍是200mV-2150mV；

2）當(dāng)離合器溫度傳感器電壓值范圍是0mV-200mV之間，且在50ms內(nèi)一直維持在這一范圍時，需要輸出離合器溫度傳感器對地短路故障；

3）當(dāng)離合器溫度傳感器電壓值范圍是2150mV-2300mV之間，且在50ms內(nèi)一直維持在這一范圍時，輸出離合器溫度高于第一限值故障；

4）當(dāng)離合器溫度傳感器電壓值范圍是2300mV-4800mV之間，且在50ms內(nèi)一直維持在這一范圍時，輸出離合器溫度高于第二限值故障；

5）當(dāng)離合器溫度傳感器電壓值范圍是4800mV-5000mV之間，且在50ms內(nèi)一直維持在這一范圍時，輸出離合器溫度傳感器對電短路故障。

2.2軟件架構(gòu)設(shè)計

按照上述的功能需求，設(shè)計軟件架構(gòu)如下圖2所示，包括：1）輸入接口：模擬量輸入（撥叉位置、離合器壓力信號、離合器和變速箱溫度信號、反饋電流信號），頻率量輸入（轉(zhuǎn)速信號）；2）信號處理：對采集的各種信號進(jìn)行處理，轉(zhuǎn)化為控制軟件信號，包括：離合器相對壓力、撥叉位置、離合器狀態(tài)和對信號診斷；3）離合器溫度診斷：對離合器溫度進(jìn)行實時診斷，根據(jù)離合器溫度診斷需求設(shè)定診斷閾值；4）故障處理：對檢測到的離合器溫度故障，根據(jù)離合器溫度診斷及處理需求進(jìn)行處理；5）輸出接口：根據(jù)診斷和故障處理結(jié)果，控制變速箱按照既定的狀態(tài)進(jìn)行運(yùn)行。

圖2　離合器溫度診斷及處理軟件架構(gòu)

2.3 功能策略開發(fā)

本文主要對離合器溫度診斷及處理關(guān)鍵控制策略進(jìn)行介紹。

2.3.1離合器溫度傳感器電氣故障診斷

在變速箱系統(tǒng)正常工作時，檢測雙離合器的溫度傳感器采集的溫度信號，在限定時間內(nèi)，檢測雙離合器溫度傳感器的故障，并根據(jù)檢測到的雙離合器溫度傳感器狀態(tài)，將雙離合器的溫度傳感器對應(yīng)的故障報出。

1）離合器溫度傳感器對電短路故障診斷

當(dāng)檢測到離合器溫度傳感器電壓值大于閾值1時，認(rèn)為此時離合器溫度傳感器有對電短路的可能，在限定的時間內(nèi)，持續(xù)檢測離合器溫度傳感器是否大于閾值1。如果離合器溫度傳感器大于閾值1，那么輸出對電短路；如果在限定時間內(nèi)，沒有檢測到對電短路故障，那么輸出無故障；如果在限定時間內(nèi)檢測到離合器溫度傳感器出現(xiàn)對地短路的可能，那么需要進(jìn)入到離合器溫度傳感器對地短路的檢測邏輯中；如圖3所示。

2）離合器溫度傳感器對地短路故障診斷

當(dāng)檢測到離合器溫度傳感器電壓值小于閾值2時，認(rèn)為此時離合器溫度傳感器有對地短路的可能，在限定的時間內(nèi)，持續(xù)檢測離合器溫度傳感器是否小于閾值2。如果離合器溫度傳感器小于閾值2，那么輸出對電短路；如果在限定時間內(nèi)，沒有檢測到對地短路故障，那么輸出無故障；如果在限定時間內(nèi)檢測到離合器溫度傳感器出現(xiàn)對電短路的可能，那么需要進(jìn)入到離合器溫度傳感器對電短路的檢測邏輯中；如圖3所示。

3）無故障診斷

當(dāng)檢測到離合器溫度傳感器電壓值小于閾值1，且大于閾值2時，輸出無故障；其他的無故障輸出，參考離合器溫度傳感器對電/對地短路故障診斷，如圖3所示。

圖3　離合器溫度診斷

2.3.2離合器溫度安全限值1診斷

在變速箱系統(tǒng)正常工作時，在軟件中實時檢測雙離合器的溫度是否高于安全限值1，當(dāng)檢測到雙離合器溫度高于安全限值1時，通過對檢測的離合器溫度狀態(tài)進(jìn)行計數(shù)和計時處理，來確定雙離合器溫度是否高于安全限值1。

1）如果檢測到離合器溫度高于溫度安全限值1，通過計時和計數(shù)處理后，檢測到計數(shù)和計時均超過了定義的次數(shù)和時間后，報出雙離合器溫度梯度變化故障。如圖4所示；

2）如果檢測到離合器溫度高于溫度安全限值1，通過計時和計數(shù)處理后，檢測到計時/計數(shù)沒有超過定義的時間后，繼續(xù)對離合器溫度進(jìn)行檢測，如果沒有檢測到離合器溫度高于安全限值1，那么不輸出故障。如圖4所示；

3）如果沒有檢測到離合器溫度高于安全限值1，那么不輸出故障。如圖4所示：

圖4　離合器溫度安全限值1診斷

2.3.3離合器溫度安全限值2診斷

在變速箱系統(tǒng)正常工作時，如果已經(jīng)檢測到雙離合器溫度高于溫度限值1，此時需要檢測雙離合器的溫度是否高于安全限值2。

1）如果雙離合器溫度高于安全限值2，在設(shè)定時間內(nèi)，檢查雙離合器溫度是否持續(xù)高于安全限值2，如果雙離合器溫度持續(xù)高于安全限值2，報出雙離合器的溫度高于安全限值2的故障。如圖5所示；

圖5　離合器溫度安全限值1診斷

2）如果雙離合器溫度高于安全限值2，在設(shè)定時間內(nèi)，檢查雙離合器溫度是否持續(xù)高于安全限值2，如果雙離合器溫度不是持續(xù)高于安全限值2，那么不報出雙離合器溫度高

于安全限值2的故障，但是需要檢查雙離合器是否高于安全限值1的故障，診斷措施參考2.3.2。

2.4功能實現(xiàn)及軟件測試

根據(jù)2.2中設(shè)計的軟件架構(gòu)和2.3中的功能策略，在Matlab/Simulink環(huán)境中完成模型設(shè)計，同時根據(jù)前期的需求分析編制相應(yīng)的測試用例，并完成MIL測試，如果仿真結(jié)果滿足需求，則利用Targetlink工具進(jìn)行上述模型的轉(zhuǎn)化, 將Simulink模型轉(zhuǎn)化為可定標(biāo)的Targetlink模型，如圖6所示。

圖6　Targetlink模型

2.5代碼生成集成

在Targetlink模型中進(jìn)行定標(biāo)工作，在定標(biāo)結(jié)束后進(jìn)行自動代碼生成，并完成A2L文件的編輯。

代碼生成后，需要將其與底層接口函數(shù)進(jìn)行集成，并在編譯環(huán)境下進(jìn)行編譯，形成可執(zhí)行S19文件，并將參量地址編輯到A2L文件中，為標(biāo)定做準(zhǔn)備。然后，利用刷寫工具將S19文件刷寫入TCU中，最后整車上進(jìn)行調(diào)試。

3、離合器溫度診斷及處理調(diào)試

為了驗證上述模型的控制策略，利用CANape標(biāo)定工具，建立調(diào)試環(huán)境，對離合器溫度診斷即處理程序在整車上進(jìn)行調(diào)試。

3.1調(diào)試環(huán)境建立

在CANape工具中添加Database，將生成的A2L文件導(dǎo)入，形成配置環(huán)境。并新建調(diào)試界面，將所需要檢測的信號以圖表或數(shù)字形式顯示，包括：離合器壓力、離合器溫度、實際檔位、各轉(zhuǎn)速信號和故障信息。將相關(guān)標(biāo)定參數(shù)調(diào)出，包括：檔位控制指令參數(shù)、離合器控制指令參數(shù)、電磁閥控制參數(shù)等，最終形成如下圖7所示調(diào)試界面：3.2 調(diào)試結(jié)果

圖7　調(diào)試界面

離合器溫度診斷及處理程序的調(diào)試，主要是驗證離合器溫度及診斷功能是否滿足需求，因此，需要根據(jù)離合器溫度診斷和處理需求，對離合器溫度診斷和處理邏輯進(jìn)行測試。

1）對離合器溫度傳感器對地短路故障進(jìn)行測試：

在診斷盒中，制造離合器溫度傳感器對地短路故障，通過觀察CANape中采集到的診斷結(jié)果，判斷軟件邏輯是否滿足需求。下圖8為離合器溫度傳感器對地短路診斷測試結(jié)果。

圖8　離合器溫度傳感器對地短路診斷及處理結(jié)果

ErrcodExt=1003表示離合器溫度傳感器對地短路，從上述測試結(jié)果分析來看，該控制程序能夠根據(jù)軟件需求，對離合器溫度溫度傳感器對地短路診斷和處理進(jìn)行控制，滿足軟件功能需求。

2）對離合器溫度傳感器對電短路故障進(jìn)行測試：

在診斷盒中，制造離合器溫度傳感器對電短路故障，通過觀察CANape中采集到的診斷結(jié)果，判斷軟件邏輯是否滿足需求。下圖9為離合器溫度傳感器對電短路診斷測試結(jié)果。

圖9　離合器溫度傳感器對電短路診斷及處理結(jié)果

ErrcodExt=1004表示離合器溫度傳感器對電短路，從上述測試結(jié)果分析來看，該控制程序能夠根據(jù)軟件需求，對離合器溫度傳感器對電短路診斷和處理進(jìn)行控制，滿足軟件功能需求。

3）對離合器溫度高于安全限值1故障進(jìn)行測試：

圖10　離合器溫度高于第一限值診斷及處理結(jié)果

在CANape中，通過對安全限值1和安全限值2進(jìn)行標(biāo)定，檢測當(dāng)離合器溫度高于安全限值1時，對CANape中采集到的數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，判斷軟件邏輯是否滿足需求。下圖10為離合器溫度高于安全限值1的故障診斷測試結(jié)果。

ErrcodExt=19005表示離合器溫度超過第一限值，從上述測試結(jié)果分析來看，該控制程序能夠根據(jù)軟件需求，對離合器溫度高于第一限值診斷和處理進(jìn)行控制，滿足軟件功能需求。

4）對離合器溫度高于安全限值2故障進(jìn)行測試：

在CANape中，通過對安全限值1和安全限值2進(jìn)行標(biāo)定，檢測當(dāng)離合器溫度高于安全限值2時，對CANape中采集到的數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，判斷軟件邏輯是否滿足需求。下圖11為離合器溫度高于安全限值2的故障診斷測試結(jié)果。

圖11　離合器溫度高于第二限值診斷及處理結(jié)果

ErrcodExt=19005表示離合器溫度超過第二限值，從上述測試結(jié)果分析來看，該控制程序能夠根據(jù)軟件需求，對離合器溫度高于第二限值診斷和處理進(jìn)行控制，滿足軟件功能需求。

4、結(jié)論

本論文通過對離合器溫度診斷和處理的要求，分析滿足該要求控制程序需要滿足的功能，并設(shè)計相應(yīng)的控制策略，依據(jù)此功能策略基于Matlab/Simulink建立同步器控制策略模型，并利用Targetlink工具進(jìn)行模型轉(zhuǎn)化、定標(biāo)、自動代碼生成，并將生成的代碼與底層接口函數(shù)進(jìn)行集成、編譯、刷寫到TCU中，同時開放標(biāo)定參數(shù)，用CANape標(biāo)定工具對控制程序進(jìn)行調(diào)試，并進(jìn)行整車試驗測試，經(jīng)對測試結(jié)果的分析，驗證該離合器溫度診斷和處理程序功能正確，能夠滿足軟件功能要求，可以應(yīng)用到整車軟件功能中。

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DCT Clutch Temperature Diagnosis and Management Method

Ma Peiyi, Zhu Cheng, Wang Qiming
( Anhui Jianghuai Automobile CO., LTD. Technical Center, Anhui Hefei 230601 )

This paper firstly gives a rough instruction about the background of software development and V mode software developing process. Then according to the requests of clutch temperature diagnostic and error manage, do analysis of the function requirements for this DCT clutch temperature diagnostic and error manage with system. And base on the functions, to design responding control strategy, and then build control system model using Matlab/Simulink. Then using Targetlink to convert models, scaling, generate c# code, and do code integration with the interface of basic software, and then compile the code to S19 file and using flashing tool to download into TCU. Then use CANape to do the calibration and testing, finally analyze the results and get the conclusion that this control software has correct function and meet the requests, can be used in DCT system.

Double clutch; transmission; temperature diagnosis; V flow path; Code generation

U472.4

A

1671-7988(2016)11-136-05

馬培義（1989-），男，電控設(shè)計工程師就職于安徽江淮汽車股份有限公司。