基于STT策略的雙離合變速器控制優(yōu)化

李 偉，李 游，周萬明

（神龍汽車有限公司技術中心，湖北 武漢 430056）

保證車輛的正常行駛，是車輛最基本的性能目標，在匹配雙離合變速器的實車路試中，出現(xiàn)儀表*／s燈閃爍及service點亮無法走車的故障 （故障代碼P081C-97），故障發(fā)生在紅綠燈停車掛入P擋，因是拋錨故障，如果無法在項目階段予以解決，當用戶發(fā)生此類缺陷將會產(chǎn)生強烈的抱怨及投訴，將對公司的品牌形象造成一定的負面影響。本文詳細闡述了換擋鼓在進入及退出P擋時的工作原理，以及故障產(chǎn)生的原因，通過對多組試驗數(shù)據(jù)的分析及驗證，調(diào)整STT策略與換擋鼓之間信息交互與協(xié)調(diào)，保證駕駛員換擋請求予以順利實現(xiàn)，消除了阻礙項，項目的順利投放得以保證。

1 故障原因分析

1.1 變速器擋位信號

對于公司雙離合變速器，擋位的信號主要由幾個方面組成：電子換擋器信號、變速器換擋鼓的信號，以及P擋位置傳感器。

電子換擋器的信號主要包括：P／R／N／D／M等擋位，代表駕駛員的需求。

變速器換擋鼓的信號主要是由換擋鼓的角度來設計的，不同的角度代表不同的擋位。

在擋位結合的情況下，P擋換擋鼓角度為0°，R擋為20°，N擋和D擋為73°。

P擋位置傳感器主要出于安全的角度考慮，專門對駐車狀態(tài)進行監(jiān)控，以確保當前是否處于駐車位置，防止溜坡等安全事故發(fā)生。

電子換擋器的信號需要與變速器換擋鼓的信號一致，才能正確識別出擋位狀態(tài)。

1.2 P擋鎖止機構簡介

雙離合變速器的P擋鎖止換擋機構基本由換擋鼓、電磁閥、解耦連桿、回位彈簧、P位置傳感器、駐車機構等部分組成，主要負責P擋的進入和退出操作。如圖1所示。

圖1 P擋機構示意圖

1.2.1 P擋鎖止

當駕駛員有P擋鎖止需求時，由電磁閥控制限位銷伸出①，推動解耦連桿旋轉②，當解耦連桿脫開后③，回位彈簧拉動駐車棘爪使棘輪鎖止車輛④，連接板隨之旋轉⑤，實現(xiàn)P擋鎖止功能的同時，換擋鼓由當前擋位角度 （73°）逐步進入P擋0°位置，P位置傳感器檢測到駐車機構處于P擋，P擋正式掛入。如圖2所示。

圖2 P擋機構鎖止示意圖

1.2.2 P擋解鎖

當駕駛員請求退出P擋時，則是由換擋鼓率先開始移動，即由0°逐步轉動到73°，帶動解鎖連桿移動，從而使得連接板轉動以拉動駐車棘爪脫開實現(xiàn)解鎖，同時P位置傳感器檢測到非P擋的位置，則退出P擋的整個操作得以全部完成。

1.3 數(shù)據(jù)分析

為詳細探究此故障出現(xiàn)的條件，要求15臺專業(yè)捉蟲駕駛員除了正常路試驗證外，增加掛入P擋操作：即在紅綠燈路口停車時要求掛入P擋，每天每臺車嘗試100次以期再現(xiàn)故障。通過隨車記錄儀記錄的信息，捕捉到了故障發(fā)生時的數(shù)據(jù)，見圖3。

圖3 故障數(shù)據(jù)分析結果

對采集到的數(shù)據(jù)進行梳理分析，故障產(chǎn)生的條件如下。

1）駕駛員踩下制動踏板，STT啟動，發(fā)動機轉速開始下降。

2）在發(fā)動機停機階段，駕駛員擋位的需求由D-P-D，換擋鼓保持73°。

3）發(fā)動機已停止，換擋鼓開始向P擋即0°位置移動。

4）駕駛員松開制動踏板，STT開始重新啟動發(fā)動機。

5）發(fā)動機啟動成功后，換擋鼓會繼續(xù)進入到P擋位置，然后再開始退出P擋位置。

6）換擋鼓停在某一角度處，Pocde被激活，故障出現(xiàn)。

1.4 故障重現(xiàn)實驗

通過對上述故障產(chǎn)生條件進行梳理，由專業(yè)技術人員按照故障出現(xiàn)的條件，進行了故障重現(xiàn)實驗，見圖4。

圖4 復現(xiàn)試驗結果

通過復現(xiàn)的故障，梳理出如下幾個特殊條件。

1）進入STT策略時，即發(fā)動機轉速在逐步降低至0的過程中，換擋鼓的位置會被限制移動 （圖中標識1）。

2）在退出STT策略時，即發(fā)動機轉速由0至600tr／min時，此時換擋鼓也會被限制轉動 （圖中標識2）。

3）駕駛員松開制動踏板，是發(fā)動機重新激活的條件；也是開始進行安全診斷的起始點。

4）如果駕駛員的換擋操作D->P->D快速完成，如300ms，換擋完成后立即松開制動，此時會激活安全診斷，系統(tǒng)監(jiān)測到當制動信息丟失超過800ms后，換擋鼓仍在嘗試退出P擋，系統(tǒng)認為存在安全風險，P081C-97的代碼將會被激活。

2 P擋無法退出的原因分析

通過分析可以得出P擋無法退出的原因：首先，由于雙離合變速器換擋機構的特殊性，進P擋時，由駕駛員發(fā)出掛入P擋請求，后由電池閥帶動整個執(zhí)行機構來實現(xiàn)，換擋鼓隨后轉動到0°位置；退P擋時，由換擋鼓率先轉出0°位置，隨之帶動駐車棘爪脫出駐車齒輪，退出P擋來得以實現(xiàn)；其次，在STT功能激活時，當用戶快速地由D-P-D進行擋位切換時，激活了安全診斷的條件。

為了更好地理解故障發(fā)生的條件，先將各信號之間的關系展示如下，見圖5。

1）在STT功能激活時，發(fā)動機停機和重啟的過程中，換擋鼓的位置都未發(fā)生變化，見圖5中黑色圓圈標識處。

2）在退出P過程中，制動信號丟失超過一個安全診斷的閾值 （即＞800ms），由于駕駛員退出P的意圖仍未實現(xiàn)，換擋鼓會繼續(xù)移動，但已經(jīng)觸發(fā)了安全條件，系統(tǒng)將禁止換擋鼓的進一步退出。

3）在關閉STT系統(tǒng)時，按照相同的操作，可以發(fā)現(xiàn)換擋鼓在進入和退出P擋的操作都可以很順利地實現(xiàn)；且實際路試中，亦未發(fā)現(xiàn)在關閉STT功能的情況下出現(xiàn)此故障。因此，故障的出現(xiàn)是由STT策略的影響導致。

圖5 換擋鼓控制邏輯示意圖

3 改進方案與效果

3.1 STT進入時允許換擋鼓轉動

在STT進入時，發(fā)動機會切斷供油，轉速逐步降低，發(fā)動機控制系統(tǒng)所需的能量需求在逐步降低，此時蓄電池可以為換擋鼓的運轉提供充足的能量。經(jīng)HIL臺架驗證表明，在進入STT時，允許換擋鼓運轉，不會造成任何負面影響，此處的控制邏輯在后續(xù)的軟件升級中得以優(yōu)化。圖6為B555軟件的實車驗證結果。

圖6 B555軟件的實車驗證結果

發(fā)動機停機過程中有近1500ms的時間，而換擋鼓進入P擋角度的時間約為800ms，故此階段允許換擋鼓轉動，可以為后續(xù)退出P擋的運轉提供較多時間，將會大大降低故障觸發(fā)的概率。

3.2 STT退出時的優(yōu)化

在STT退出時，發(fā)動機需要啟動，此時換擋鼓也有轉動的需求，即當變速器和發(fā)動機同時有電壓需求，系統(tǒng)會優(yōu)先保證發(fā)動機的需求，保證發(fā)動機能夠成功啟動；同時則會限制換擋鼓的運動 （減少電壓的需求）。因此當STT退出時，系統(tǒng)限制換擋鼓移動的控制邏輯是合理的。

相應地，如果更改STT退出的條件，即當掛入D時，首先啟動發(fā)動機，也錯開換擋鼓的運行時間，經(jīng)過與發(fā)動機控制系統(tǒng)工程師交流后得知，STT策略的更改，需要較長時間的驗證，而且影響相關的系統(tǒng)較多，結合當前項目即將進入投放階段，則不對STT整個策略進行演變。

3.3 優(yōu)化快速換擋的控制

從上述可以得知，故障發(fā)生時，駕駛員在整個D-P-D的換擋操作都是在0.5s內(nèi)完成的，而實際用戶很難會在1s的時間內(nèi)完成類似操作，但是為了避免故障的發(fā)生，在系統(tǒng)中，如果在1s內(nèi)完成D-P-D的操作，系統(tǒng)則忽略此次的換擋請求，默認為是無效的換擋請求。圖7為B555軟件的實車驗證結果。

圖7 B555軟件的實車驗證結果

3.4 安全診斷時間的優(yōu)化

故障發(fā)生時是在松開制動踏板，即制動信號置0后800ms內(nèi)，系統(tǒng)仍檢測到換擋鼓在退出P的轉動，因此時駕駛員的真實意圖并沒有得以實現(xiàn)，因此800ms的時間設定是否合理呢？經(jīng)過與安全診斷專家的充分交流，800ms時間的設定，是為了防止當駐車在一定的坡度路面時，因誤操作而導致的P擋退出 （即1000ms也是一般情況下?lián)Q擋鼓退出P的時間），故車輛不會發(fā)生位置的移動，因此也就會杜絕因溜車可能產(chǎn)生的事故；如果延長時間至1.5s，則意味著可能發(fā)生移動的時間大約為0.5s，也就可能存在發(fā)生事故的風險，綜合上述的解決方案，在安全診斷時間方面不再進行調(diào)整。

3.5 改進效果

優(yōu)化升級后的軟件，在15臺捉蟲車上繼續(xù)進行路試試驗，在新軟件共計試驗22500次，行駛里程超過225000km，未發(fā)生類似一起故障，因此認為此方案真實可靠。

4 綜述

本文通過對雙離合換擋機構的深入研究，逐步推理出當STT策略激活時，為了系統(tǒng)的安全，限制了換擋鼓的運動，以致在退出P擋未完成時，已經(jīng)觸發(fā)了安全診斷閾值。通過軟件的優(yōu)化升級，增加了換擋鼓進入P擋的時間，同時對駕駛員的操作意圖進行識別，也對安全診斷閾值的設定有了更深入的了解和認識，增加了系統(tǒng)的安全可靠性。

由于雙離合變速器的開發(fā)是公司全新的開發(fā)項目，此問題的分析解決，中方技術人員全程參與分析，并對問題的分析和解決提出獨到的解決方案及可行性驗證，是通過變速器軟件優(yōu)化來解決實際問題的一次成功案例。在整個分析處理過程中，對變速器控制原理的理解更加透徹，對控制原理和設計邏輯的合理性也有了新的認識，為雙離合器投放后問題的分析和解決積累了可貴的經(jīng)驗。

由于該系列變速器會在公司的更多車型上匹配使用，因此此次更改的經(jīng)驗將反饋到后續(xù)項目中被應用和推廣，同時對于指導變速器的自主標定工作具有實際的借鑒意義。