控制策略對CVT車型性能影響研究

李小堅，鐘磊，邢國雨

（安徽江淮汽車集團股份有限公司技術中心，安徽 合肥 230601）

引言

CVT變速器具有普通有級變速傳動無法相比的優(yōu)點。它可以控制汽車發(fā)動機始終運行在最佳目標區(qū)域，顯著提高汽車的經(jīng)濟性，改善汽車的動力性；同時，既可以減少汽車的換擋沖擊，也可以減輕駕駛員的駕駛強度。

本文以某配置CVT變速器車型為例，對CVT控制策略進行分析，主要包括CVT車型動力性經(jīng)濟性仿真模型的搭建以及離合器和變速器控制策略的研究。目的在于提高 CVT模型的仿真精度，具備CVT控制策略編制和優(yōu)化的能力。

1 技術路線

圖1 總體技術方案

圍繞工作目標的達成，制定了技術實施方案，通過搭建仿真模型并結合驗證分析，確認仿真精度；基于標定確認的仿真模型開展控制策略研究，提出優(yōu)化建議，總結優(yōu)化方法。

2 模型搭建

基于車輛實際物理結構與能量傳遞路徑，創(chuàng)建仿真模型單體元件，并定義了機械連接與能量連接，經(jīng)過多輪調(diào)整，完成總體仿真模型的初步建立。根據(jù)不同仿真任務分層搭建對應模型，重點定義了動力傳動系統(tǒng)模型、車輛及駕駛員模型、變速箱與離合器控制模型、附件系統(tǒng)模型的相關仿真關鍵參數(shù)。

3 試驗校核

3.1 試驗驗證與模型標定

針對初版模型，結合試驗完成驗證對比分析。動力性方面大部分工況均滿足仿真精度要求，0-30km/h全負荷加速仿真精度較差，并且加速過程趨勢偏差較大，從加速全過程來看，起步初期離合器滑磨階段，仿真分析過程與試驗過程偏差較大；離合器完全結合之后，仿真分析過程與試驗過程趨勢基本一致。經(jīng)濟性方面，冷機和熱機NEDC油耗均滿足仿真精度要求。從瞬時油耗來看，仿真計算過程與試驗過程趨勢基本保持一致，個別等速工況油耗吻合度一般。

圖2 初版仿真模型

針對前期建模與分析過程中識別的問題進行了基于試驗驗證的模型標定，主要進行了離合器控制模塊、駕駛員模塊、發(fā)動機模塊和傳動系模塊的標定工作。以駕駛員模塊為例：結合發(fā)動機摩擦功曲線，對駕駛員模塊油門開度為0時的需求扭矩值進行了修正，保證仿真模型合理調(diào)用相應曲線；同時對換擋規(guī)律在低速局部區(qū)域進行了校正。

3.2 仿真優(yōu)化與確認

通過對仿真模型的多種方案嘗試，以及結合試驗數(shù)據(jù)進行標定，最終調(diào)教確認了最終模型?？傮w來看，模型優(yōu)化后動力性經(jīng)濟性仿真結果與過程吻合度均較高。

表1 優(yōu)化模型分析結果

4 控制策略研究與優(yōu)化

圖3 換擋MAP優(yōu)化策略

基于上述工作針對車輛性能現(xiàn)狀開展控制策略相關研究，尋求動力性經(jīng)濟性的最佳平衡。CVT控制策略的優(yōu)化原則：動力性方面，優(yōu)化 100%負荷狀態(tài)下的換擋線，提升對應車型下的換擋轉速；經(jīng)濟性方面，基于發(fā)動機工況點落在最優(yōu)燃油消耗率區(qū)域，對部分負荷換擋線進行調(diào)整，優(yōu)化整車經(jīng)濟性。需同步考慮發(fā)動機最小、最大速比限制線，NVH限制轉速線對發(fā)動機NEDC工況點限制設定，如圖3所示。

調(diào)整后的換擋線，需要同步考慮離合器接合模塊，以使發(fā)動機轉速、車速與整車實際運行工作狀態(tài)基本一致，優(yōu)化前后換擋MAP如圖4所示。

圖4 優(yōu)化前后換擋MAP對比

根據(jù)理論分析來看，換擋策略優(yōu)化后，理論上動力性經(jīng)濟性均有不同程度的提升，如下表所示。

表2 換擋策略優(yōu)化后分析結果

5 總結

本文闡述了一種通過控制策略的優(yōu)化提升 CVT車型動力性經(jīng)濟性的工作過程。首先搭建了完整的動力性經(jīng)濟性仿真模型，然后經(jīng)過與試驗數(shù)據(jù)的對比和不斷的模型調(diào)校后模型仿真精度達到95%以上，最后進行了控制策略的研究與優(yōu)化，有效提升了所用CVT車型的性能指標，也為其他CVT車型的優(yōu)化提供了依據(jù)和指導。

圖5

[1] 劉小永.CVT起步離合器的特性研究[M].湖南:湖南大學,2012.

[2] 方藝平.基于 CVT的混合動力汽車能量管理與控制策略的研究[M].湖南:湖南大學,2011.

[3] 吳保玉.金屬帶式CVT電控系統(tǒng)控制策略研究[M].湖北:武漢理工大學,2009.