濕式DCT離合器半結(jié)合點(diǎn)自學(xué)習(xí)控制策略研究

戴冬華，熊英勇

10.16638/j.cnki.1671-7988.2021.022.012

濕式DCT離合器半結(jié)合點(diǎn)自學(xué)習(xí)控制策略研究

戴冬華，熊英勇

（安徽江淮汽車集團(tuán)股份有限公司技術(shù)中心，安徽 合肥 230601）

文章介紹了一種濕式雙離合器自動(dòng)變速箱離合器半結(jié)合點(diǎn)自學(xué)習(xí)控制策略。通過變速箱實(shí)際工作時(shí)，離合器壓力控制閥的壓力和電流特性在半結(jié)合點(diǎn)附近的非線性關(guān)系，以離合器壓力斜率為判斷依據(jù)，找到準(zhǔn)確的半結(jié)合點(diǎn)，并通過整車測(cè)試驗(yàn)證，證明了該策略的快速、準(zhǔn)確和穩(wěn)定的特點(diǎn)。

雙離合器；半結(jié)合點(diǎn)；自學(xué)習(xí)；壓力電流曲線；控制策略

引言

雙離合器自動(dòng)變速箱（DCT）作為近年來應(yīng)用最為廣泛的自動(dòng)變速箱之一，其結(jié)構(gòu)原理也已經(jīng)被人熟知。按照離合器工作環(huán)境進(jìn)行分類，可以分為干式DCT和濕式DCT[1]。

其中，濕式DCT通過油冷的方式進(jìn)行離合器冷卻，變速箱使用過程中，由于離合器摩擦片的磨損，離合器的半結(jié)合點(diǎn)（即Kiss-Point，下文統(tǒng)稱KP）將會(huì)發(fā)生變化，如果控制系統(tǒng)無法自動(dòng)調(diào)節(jié)KP，將會(huì)影響到變速箱的工作性能[2]。另外，由于KP是離合器自身的固有特性，即使是兩個(gè)結(jié)構(gòu)和材料相同的離合器，KP也會(huì)存在偏差。所以，為了確保變速箱軟件的控制精度以及變速箱的工作性能，進(jìn)行KP自學(xué)習(xí)對(duì)于濕式DCT軟件控制至關(guān)重要[3]。

本文以某公司的一款濕式DCT為例，介紹一種快速、準(zhǔn)確、穩(wěn)定的KP自學(xué)習(xí)控制策略。

1 設(shè)計(jì)原理

濕式DCT各個(gè)系統(tǒng)正常工作所需的壓力由HCU（Hydr- aulic-Control-Unit液壓模塊控制單元）提供。HCU上有不同的電磁閥，各個(gè)電磁閥控制對(duì)象均不相同，其中CPCV（Clutch-Pressure-Control-Valve）主要負(fù)責(zé)控制離合器壓力。該電磁閥屬于線性閥，其P-I特性（壓力和電流的特性關(guān)系）是正比例線性關(guān)系，即壓力隨著電磁閥電流增大而線性增大。但是在濕式DCT系統(tǒng)中，該電磁閥與離合器通過油道相連，受到阻尼及離合器充油的影響，該電磁閥實(shí)際的P-I特性，在離合器KP附近并不是線性的，其P-I特性曲線在KP附近類似于圓弧，而當(dāng)壓力高于KP的時(shí)候，P-I特性又成正比例線性關(guān)系，如圖1所示。

本文所述的KP自學(xué)習(xí)策略的設(shè)計(jì)原理就是利用變速箱系統(tǒng)中CPCV閥實(shí)際的P-I特性在KP附近的非線性關(guān)系，以該區(qū)域內(nèi)離合器壓力變化斜率不斷增大為判斷條件，當(dāng)壓力變化斜率增大至KP點(diǎn)所對(duì)應(yīng)的壓力斜率時(shí)，此時(shí)的離合器壓力即為該離合器的KP值。

圖1 DCT變速箱系統(tǒng)中P-I特性曲線

2 控制策略設(shè)計(jì)

依據(jù)上述原理進(jìn)行KP自學(xué)習(xí)策略設(shè)計(jì)，設(shè)計(jì)遵循國(guó)際通用的V型開發(fā)流程，從需求、策略設(shè)計(jì)、建模、仿真測(cè)試、代碼集成和編譯、實(shí)車測(cè)試等方面開展并最終完成策略開發(fā)[4-5]。本文重點(diǎn)對(duì)策略設(shè)計(jì)和實(shí)車測(cè)試進(jìn)行介紹說明。

2.1 控制目的和需求

本策略設(shè)計(jì)目的和需求主要是：利用CPCV的P-I特性在KP附近的變化，以離合器壓力斜率為判斷依據(jù)，實(shí)現(xiàn)離合器KP自學(xué)習(xí)功能。

2.2 離合器KP自學(xué)習(xí)控制

為實(shí)現(xiàn)上述目的，設(shè)計(jì)離合器KP自學(xué)習(xí)流程分為7個(gè)階段，初始化、CPCV電流控制、KP學(xué)習(xí)、KP校驗(yàn)、KP存儲(chǔ)、錯(cuò)誤報(bào)警、完成退出。

圖2 離合器KP自學(xué)習(xí)流程

各個(gè)階段的具體作用如下：

（1）初始化階段：檢查變速箱工作狀態(tài)是否滿足進(jìn)入自學(xué)習(xí)的條件，并且初始化自學(xué)習(xí)相關(guān)的控制參量和測(cè)量參數(shù)。

（2）CPCV電流控制：通過對(duì)CPCV施加線性增大電流得到CPCV的實(shí)際P-I特性曲線，同時(shí)KP自學(xué)習(xí)過程的電磁閥控制均在該階段完成，是KP自學(xué)習(xí)策略的核心控制階段。

（3）KP學(xué)習(xí)：由于KP附近離合器實(shí)際壓力斜率不斷增大，當(dāng)該斜率大于或者等于KP所對(duì)應(yīng)的離合器壓力斜率時(shí)，該斜率對(duì)應(yīng)的當(dāng)前時(shí)刻的離合器壓力即為該離合器的KP。該階段主要是壓力信號(hào)處理和計(jì)算過程，是KP自學(xué)習(xí)策略的核心計(jì)算過程。

（4）KP校驗(yàn)：檢測(cè)學(xué)習(xí)的KP值是否在限定的范圍內(nèi)，判斷KP自學(xué)習(xí)結(jié)果的有效性。

（5）KP存儲(chǔ)：學(xué)習(xí)成功后，將最終學(xué)習(xí)結(jié)果寫到特定區(qū)域，從而軟件可以調(diào)用該值。

（6）錯(cuò)誤報(bào)警：整個(gè)學(xué)習(xí)過程通過時(shí)間計(jì)數(shù)，若在規(guī)定時(shí)間內(nèi)仍未完成自學(xué)習(xí)，則進(jìn)入到錯(cuò)誤報(bào)警模塊。

（7）完成結(jié)束：學(xué)習(xí)結(jié)束，退出自學(xué)習(xí)控制。

本文重點(diǎn)對(duì)CPCV電流控制和KP學(xué)習(xí)兩個(gè)核心控制過程進(jìn)行詳細(xì)介紹。

2.3 CPCV電流控制策略設(shè)計(jì)

圖3所示即為CPCV電流控制階段的控制流程圖，主要分為兩大部分。

圖3 CPCV電流控制階段流程圖

第一部分是計(jì)算min和max（min和max分別指的是最小理論KP值和最大理論KP值所對(duì)應(yīng)的CPCV電流值），電流控制方式是從0 mA開始以定斜率線性增大電流至，參見下圖4。

圖4 第一部分電流控制示意圖

第二部分是進(jìn)行KP自學(xué)習(xí)，控制方式是利用第一部分得到min和max，先請(qǐng)求恒定電流min并且穩(wěn)定時(shí)間后，以定斜率1線性增大電流至max，參見下圖5中電流曲線。

圖5 KP學(xué)習(xí)過程示意圖

第一部分是為第二部分控制做準(zhǔn)備，以實(shí)現(xiàn)第二部分的精確控制，同時(shí)提高第二部分KP學(xué)習(xí)的效率和準(zhǔn)確度。

2.4 KP學(xué)習(xí)過程控制策略設(shè)計(jì)

KP學(xué)習(xí)過程實(shí)際上是CPCV電流控制第二部分的離合器壓力信號(hào)處理和計(jì)算的過程，如圖6所示，即為KP學(xué)習(xí)過程的示意圖。

圖6 KP學(xué)習(xí)過程控制流程圖

首先通過過濾得到相對(duì)穩(wěn)定的離合器壓力0，再通過0及其前一時(shí)刻值的差值，運(yùn)用平均值過濾方法得到離合器壓力變化斜率0，由于斜率0在整個(gè)控制過程中一直在增大，所以當(dāng)斜率0等于或者大于時(shí)（為KP所對(duì)應(yīng)的離合器壓力斜率），斜率0對(duì)應(yīng)的離合器壓力即為KP的自學(xué)習(xí)值，參見下圖6。

3 實(shí)車測(cè)試

將集成好的控制軟件刷寫到變速箱控制單元（TCU）中，并在某款搭載雙離合器自動(dòng)變速箱的整車上對(duì)離合器KP自學(xué)習(xí)控制策略進(jìn)行驗(yàn)證。驗(yàn)證主要是基于設(shè)計(jì)目標(biāo)和需求，分為兩部分[6]。（1）功能測(cè)試驗(yàn)證，確認(rèn)KP自學(xué)習(xí)功能是否按照設(shè)計(jì)意圖實(shí)現(xiàn)；（2）性能驗(yàn)證；驗(yàn)證學(xué)習(xí)結(jié)果的準(zhǔn)確性和穩(wěn)定性。

3.1 功能測(cè)試驗(yàn)證

功能測(cè)試驗(yàn)證的主要目的是驗(yàn)證KP自學(xué)習(xí)是否按照設(shè)計(jì)意圖實(shí)現(xiàn)。在測(cè)試前，需要設(shè)置前文所述的相關(guān)參數(shù)，具體參數(shù)設(shè)定如下：理論KPmax設(shè)為280 kPa，理論KPmin設(shè)為200 kPa，設(shè)為500 mA，和1均設(shè)為100 mA/s，設(shè)為500 ms，設(shè)為35。參數(shù)設(shè)置完成后，開始進(jìn)行測(cè)試。

測(cè)試結(jié)果如圖7所示，首先請(qǐng)求CPCV電流按照100 mA/s（）的斜率增大至500 mA（），得到KPmin對(duì)應(yīng)的電流值min為390 mA，KPmax對(duì)應(yīng)的電流值max為450 mA，再請(qǐng)求CPCV電流為0 mA，從數(shù)據(jù)及實(shí)際測(cè)試結(jié)果看，該過程與CPCV電流控制策略第一部分設(shè)計(jì)相符。然后是KP自學(xué)習(xí)階段電流控制，請(qǐng)求CPCV電流為固定值390 mA（min），并穩(wěn)定500 ms（），然后再按照100 mA/s（1）的斜率增大至450 mA（max），從數(shù)據(jù)中可以看出，該過程共完成3次，即完成3次KP自學(xué)習(xí)，且最終得到KP值為253 kPa，該過程與CPCV電流控制策略第二部分設(shè)計(jì)相符，并且最終得到了有效KP值，所以經(jīng)過整車測(cè)試，KP自學(xué)習(xí)功能按照設(shè)計(jì)意圖實(shí)現(xiàn)。

圖7 功能測(cè)試驗(yàn)證結(jié)果

3.2 性能測(cè)試驗(yàn)證

上一節(jié)已經(jīng)確認(rèn)KP自學(xué)習(xí)功能按照設(shè)計(jì)意圖實(shí)現(xiàn)，該節(jié)主要驗(yàn)證KP自學(xué)習(xí)結(jié)果的準(zhǔn)確性和多次學(xué)習(xí)的穩(wěn)定性。

下圖8是基于自學(xué)習(xí)后的KP值進(jìn)行整車靜態(tài)充油和蠕動(dòng)測(cè)試的數(shù)據(jù)，從數(shù)據(jù)上可以看出，在離合器充油過程中，發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速?zèng)]有出現(xiàn)被拖拽的現(xiàn)象，所以可以判斷出自學(xué)習(xí)得到KP值不偏大；在蠕動(dòng)測(cè)試過程中，從松制動(dòng)到輸入軸轉(zhuǎn)速不為0的過程時(shí)間共計(jì)0.64 s，即蠕動(dòng)響應(yīng)時(shí)間為0.64 s，優(yōu)于標(biāo)準(zhǔn)值1 s，所以通過蠕動(dòng)響應(yīng)時(shí)間，可以判斷出自學(xué)習(xí)得到的KP值也不偏小，所以該值即為所需要的KP值，同時(shí)體現(xiàn)了該方法進(jìn)行自學(xué)習(xí)的準(zhǔn)確性。

圖9是進(jìn)行30次KP自學(xué)習(xí)的數(shù)據(jù)，從數(shù)據(jù)上可以看出，30次自學(xué)習(xí)的學(xué)習(xí)結(jié)果，KP最大值為256 kPa，KP最小值為252 kPa，波動(dòng)范圍為±2 kPa。依據(jù)整車測(cè)試標(biāo)定經(jīng)驗(yàn)，KP波動(dòng)范圍在±5 kPa以內(nèi)，不會(huì)影響整車駕駛性和軟件控制精度，而本策略可以將KP波動(dòng)范圍控制在±2 kPa以內(nèi)，優(yōu)于±5 kPa，體現(xiàn)了該方法進(jìn)行自學(xué)習(xí)的穩(wěn)定性。

圖8 整車靜態(tài)充油和蠕動(dòng)測(cè)試

圖9 30次KP自學(xué)習(xí)測(cè)試

4 結(jié)束語

本文介紹了一種濕式DCT的離合器KP自學(xué)習(xí)方法，利用變速箱實(shí)際工作時(shí)，離合器壓力控制閥的壓力和電流特性在KP附近的非線性關(guān)系，以離合器壓力斜率為判斷依據(jù)，找到準(zhǔn)確的KP值。本策略不需要變速箱完成基礎(chǔ)標(biāo)定，同樣也不需要控制軟件具備準(zhǔn)確的電磁閥參數(shù)，就可以進(jìn)行KP自學(xué)習(xí)。另外，由于雙離合器自動(dòng)變速箱兩個(gè)離合器相互獨(dú)立，所以該自學(xué)習(xí)方法可以兩個(gè)離合器同時(shí)進(jìn)行，大大提升自學(xué)習(xí)效率。

本文通過模型的設(shè)計(jì)，將生成后的代碼下載到變速箱控制器中，在整車中對(duì)該策略進(jìn)行了實(shí)車驗(yàn)證，基于設(shè)計(jì)目標(biāo)和需求，通過功能實(shí)現(xiàn)、性能驗(yàn)證兩個(gè)方面，證明了該策略達(dá)到了設(shè)計(jì)目標(biāo)。

該濕式DCT的離合器KP自學(xué)習(xí)方法，可以應(yīng)用在變速箱EOL下線，同樣也可以應(yīng)用在整車正常駕駛過程中，通過該方法可以提升了變速箱軟件控制精度，保證了變速箱在全生命周期內(nèi)具備良好和穩(wěn)定的工作性能。

[1] 王燁,張友皇,朱成.濕式DCT自動(dòng)變速箱離合器冷卻流量控制策略的研究應(yīng)用[J].汽車實(shí)用技術(shù),2017(17):1.

[2] 中國(guó)第一汽車股份有限公司.濕式雙離合器自動(dòng)變速器離合器半接合點(diǎn)的自適應(yīng)方法:中國(guó),CN201710168198[P/OL].2017-06-20 [2018-05-28].http://www.vipzhuanli.com/pat/books/201710168198.8/2.html.

[3] 徐石安,江發(fā)潮.汽車離合器—汽車設(shè)計(jì)叢書[M].北京:清華大學(xué)出版社,2005:200-210.

[4] 陳然,孫東野,劉永剛.雙離合器式自動(dòng)變速箱建模與控制系統(tǒng)仿真[J].重慶大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版),2010,33(09):1-7.

[5] 張祥,楊志剛,張彥生.汽車AMT系統(tǒng)的Matlab/Simulink建模與仿真[J].系統(tǒng)仿真學(xué)報(bào),2007,19(14):3339-3343.

[6] 譚浩強(qiáng).C程序設(shè)計(jì)[M].第四版.北京:清華大學(xué)出版社,2010.

Research of Clutch Kiss-point a Daption Control Strategy for Wet DCT

DAI Donghua, XIONG Yingyong

( Technical center,Anhui Jianghuai Automobile Group Co., Ltd., Anhui Hefei 230601 )

This document introduces a kind of wet dual clutch automatic transmission kiss-point adaption control strategy. The pressure and current characteristic curves of clutch pressure control valve is nonlinear relationship near the kiss-point during the gearbox is normally working, according to the clutch pressure gradient, find the correct kiss-point finally,the strategy has already tested on the vehicle, and proved the quickness, accuracy and stability of the strategy.

Double clutch; Kiss-point; Adaption; Pressure-current curve; Control strategy

B

1671-7988(2021)22-49-04

U463.221

B

1671-7988(2021)22-49-04

CLC NO.: U463.221

戴冬華（1989.11—）男，學(xué)士學(xué)位，就職于安徽江淮汽車集團(tuán)股份有限公司技術(shù)中心。

安徽省重點(diǎn)研究與開發(fā)項(xiàng)目-新型商用車AMT產(chǎn)品開發(fā)（201904a05020023）。