一種電動(dòng)AMT換擋位置自調(diào)整的方法

【摘" 要】介紹一種在電動(dòng)AMT換擋過程出現(xiàn)堵轉(zhuǎn)時(shí)通過位置自調(diào)整實(shí)現(xiàn)換擋的方法。該方法可實(shí)現(xiàn)在滿足換擋沖擊度要求的前提下，采取先恒定占空比，后通過正負(fù)斜率的控制方法沖破堵轉(zhuǎn)位置。若該方法失效，則控制執(zhí)行機(jī)構(gòu)進(jìn)行位置回退自調(diào)整，縮短再次重新進(jìn)入整個(gè)換擋過程的時(shí)間，提高換擋單次成功率，提高AMT換擋可靠性。

【關(guān)鍵詞】堵轉(zhuǎn)；位置自調(diào)整；換擋成功率

中圖分類號(hào)：U463.2123" " 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A" " 文章編號(hào)：1003-8639（ 2024 ）02-0063-03

A Method for Self-adjusting Shifting Position of Electric AMT

ZHANG Xin，QIAO Yunqian，REN Wei，SUN Qiang，ZHAI Lingrui

（Weichai Power Co.，Ltd.，Weifang 261061，China）

【Abstract】This paper introduces a method of shifting an electric AMT by adjusting the position automatically when there is a stuck rotor during the shifting process. This method can achieve the requirement of gear shifting impact by first maintaining a constant duty cycle and then breaking through the stuck position through a positive and negative slope control method. If this method fails，the control actuator will adjust its position back and shorten the time to re-enter the entire gear shifting process，improve the success rate of a single shift，and enhance the reliability of AMT gear shifting.

【Key words】locked rotor；position self-adjustment；shift success rate

1" 換擋工作原理介紹

AMT是電控機(jī)械式自動(dòng)變速器的簡(jiǎn)稱，是在齒輪變速器基礎(chǔ)上加裝控制器的系統(tǒng)。AMT能根據(jù)車速、油門、駕駛員命令等參數(shù)確定最佳擋位，控制原來由駕駛員人工完成的摘擋、掛擋以及調(diào)速等操作，最終實(shí)現(xiàn)換擋過程的操作自動(dòng)化。換擋流程如圖1所示，圖中為目前常見的AMT系統(tǒng)換擋控制方法，主要由降扭矩、摘擋、選擋調(diào)速、掛擋等階段組成。

2" 換擋過程分析

掛擋階段結(jié)合套的位置變化可以大體分為：摘空擋、預(yù)同步、同步、解鎖、嚙合、換擋完成等過程，如圖2所示。

在掛擋過程中，結(jié)合套與目標(biāo)齒嚙合過程中存在以下情況：換擋時(shí)處于哪種情況跟控制精度、MCU調(diào)速過程以及變速器硬件等有直接關(guān)系，且由于各種外界因素的制約，不能保證每次換擋都能處在某種特定的情況中，因此除了在④的情況下，均可能造成換擋沖擊、異響，甚至出現(xiàn)打齒的現(xiàn)象；同時(shí)在①～③的情況下，可能存在堵轉(zhuǎn)的現(xiàn)象，導(dǎo)致單次換擋成功率降低。

3" 自調(diào)整控制策略

由于換擋過程調(diào)速、堵轉(zhuǎn)等原因均可能造成掛擋失敗、沖擊異響等現(xiàn)象，本文通過優(yōu)化控制策略，提出一種換擋過程中位置堵轉(zhuǎn)時(shí)自調(diào)整的方法，提高在換擋過程中的單次成功率，具體流程如圖3所示。

3.1" 堵轉(zhuǎn)的判定

通過換擋電機(jī)的電流輸出以及位置的變化情況，確定是否存在堵轉(zhuǎn)現(xiàn)象。當(dāng)輸出的電流大于規(guī)定值，當(dāng)前位置與上一個(gè)步長(zhǎng)值的差值大于規(guī)定值，當(dāng)前位置與前N個(gè)步長(zhǎng)位置值的差值大于規(guī)定值時(shí)，確定換擋電機(jī)處于堵轉(zhuǎn)狀態(tài)。

3.2" 位置變化判定

當(dāng)系統(tǒng)存在占空比且換擋電機(jī)電流大于標(biāo)定值，當(dāng)前位置與上一個(gè)步長(zhǎng)位置之間差值的絕對(duì)值大于標(biāo)定值時(shí)，認(rèn)為位置發(fā)生變化。

3.3" 補(bǔ)救措施

在確認(rèn)堵轉(zhuǎn)后，首先增大占空比至標(biāo)定值（固定占空比一段時(shí)間至T₁后，然后通過斜率K₁控制方法，最終輸出占空比為最大值Max并維持一段時(shí)間至T₃）。若上述方法無(wú)效（位置無(wú)變化，處于堵轉(zhuǎn)狀態(tài)），采取與之相反的方法進(jìn)行，即減小占空比至標(biāo)定值（固定占空比一段時(shí)間至T₄后，然后通過斜率K₂控制方法，最終輸出占空比為最小值Min并維持一段時(shí)間至T₆）。在此過程中，任何階段出現(xiàn)位置變化脫離堵轉(zhuǎn)狀態(tài)時(shí)，即可退出補(bǔ)救措施階段進(jìn)入下一階段。若計(jì)數(shù)次數(shù)（計(jì)數(shù)次數(shù)=進(jìn)入狀態(tài)1的次數(shù)+進(jìn)入狀態(tài)2的次數(shù)）大于等于規(guī)定值M，則報(bào)出相應(yīng)的故障后直接進(jìn)入回退過程。

3.4" 回退值確定

判定是否能沖破該位置值，若能則不進(jìn)入回退階段，沖破該位置值后進(jìn)入正常的掛擋流程（在滿足換擋沖擊度的前提下；若否，在正常換擋流程中將沖擊度因素作為占空比補(bǔ)償）；若不能沖破該位置值，則進(jìn)入回退階段，回退時(shí)以目標(biāo)擋位位置值與空擋位置差值的一半的絕對(duì)值作為基準(zhǔn)，當(dāng)大于該值時(shí)回撤N₁個(gè)步長(zhǎng)，否則回撤N₂個(gè)步長(zhǎng)，最大限制值為空擋位置，該方法簡(jiǎn)單有效。

3.5" 回退效果

在電機(jī)調(diào)速滿足要求的前提下，若能進(jìn)行回退，說明功能實(shí)現(xiàn)，回退階段結(jié)束后，按照滿足沖擊度的掛擋流程進(jìn)行，提高單次換擋成功率；否則按照斜率K₃增大占空比至最大值，若換擋位置出現(xiàn)變化則按照滿足沖擊度的掛擋流程進(jìn)行，否則說明機(jī)構(gòu)卡滯，報(bào)出相應(yīng)故障，進(jìn)行處理。

4" 試驗(yàn)驗(yàn)證

將控制策略通過Simulink-RTW生成代碼，下載到控制器并在不同變速器系統(tǒng)中進(jìn)行驗(yàn)證。

圖4是在6擋AMT系統(tǒng)中進(jìn)行驗(yàn)證，從圖中可以看出，變速器在4擋換5擋過程中，換擋位置在2200mV左右時(shí)出現(xiàn)堵轉(zhuǎn)，按照上述給定的控制策略增大占空比后發(fā)現(xiàn)位置變化，進(jìn)入正常的換擋過程；在換擋階段末期1900mV左右時(shí)，由于電機(jī)電流超過限定值，進(jìn)行了回退策略?；赝撕笤龠M(jìn)行換擋，順利完成整個(gè)換擋過程，整個(gè)換擋過程時(shí)間約1.2s。

圖5是在兩擋AMT系統(tǒng)中進(jìn)行驗(yàn)證，其中圖5a為正常的換擋過程。從圖5b中可以看出，變速器在2擋降1擋過程中，掛擋過程中在3482mV左右時(shí)出現(xiàn)堵轉(zhuǎn)情況，在增大占空比無(wú)效的情況下采取自調(diào)整策略進(jìn)行回退，回退位置至3400mV，然后順利完成換擋動(dòng)作。而圖5c中TCU進(jìn)行了兩次回退動(dòng)作后順利完成換擋，從而提高換擋單次成功率，增加AMT系統(tǒng)的可靠性。

換擋位置信號(hào)放大曲線對(duì)比如圖6所示。其中，圖6a為正常情況下的換擋曲線圖，圖6b為異常情況下進(jìn)行自調(diào)整的換擋曲線圖。

5" 結(jié)論

通過位置自調(diào)整控制策略，實(shí)現(xiàn)電動(dòng)AMT換擋出現(xiàn)堵轉(zhuǎn)時(shí)，通過補(bǔ)救措施對(duì)換擋過程繼續(xù)進(jìn)行控制，在補(bǔ)救措施失效的情況下進(jìn)行位置回退自調(diào)整策略，提高單次換擋的成功率，縮短再次重新進(jìn)入整個(gè)換擋過程的時(shí)間，提高了AMT產(chǎn)品可靠性。

參考文獻(xiàn)：

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[2] 魏光璞，李守成，趙立軍，等. 并聯(lián)式混合動(dòng)力客車AMT換擋過程分析及其驗(yàn)證[J].機(jī)械制造與自動(dòng)化，2016（5）：201-203.

（編輯" 凌" 波）

收稿日期：2023-08-31

作者簡(jiǎn)介

張欣（1984—），男，工程師，碩士，主要從事整車電控標(biāo)定工作。