電控機(jī)械式自動變速器中傳動與控制的關(guān)鍵技術(shù)研究.pdf

1、自動變速控制是現(xiàn)代汽車的一項重要技術(shù)，也是智能車輛的基本功能。電控機(jī)械式自動變速器AMT以其傳動效率高、成本低和易于制造等優(yōu)點(diǎn)，非常適合我國汽車工業(yè)的發(fā)展現(xiàn)實(shí)，具有很好的產(chǎn)業(yè)化前景和廣闊的應(yīng)用范圍。盡管國內(nèi)外在AMT技術(shù)方面已進(jìn)行了大量的研究，并且在國外已實(shí)現(xiàn)了產(chǎn)品化，但由于AMT自身的特性和技術(shù)的復(fù)雜性，在車輛起步和換檔過程中對復(fù)雜多變的環(huán)境條件，不同駕駛意圖的自動適應(yīng)能力，以及系統(tǒng)穩(wěn)定性和可靠性等關(guān)鍵技術(shù)方面，還存在著較多的問題。為

2、使汽車自動變速控制系統(tǒng)有更高的控制性能和更靈活的控制策略，本文針對商用車電控機(jī)械式自動變速器(Automated Mechanical Transmission，即AMT)中傳動與控制的關(guān)鍵技術(shù)，運(yùn)用智能控制理論和方法對其控制規(guī)律進(jìn)行了深入系統(tǒng)的理論和試驗(yàn)研究工作。 針對AMT系統(tǒng)中被廣泛采用的液壓驅(qū)動機(jī)構(gòu)存在著結(jié)構(gòu)復(fù)雜、制造精度要求高、成本高等問題，采用電機(jī)代替液壓油缸，以降低系統(tǒng)成本、提高系統(tǒng)可靠性。對電機(jī)驅(qū)動離合器、變速器

3、和油門的控制技術(shù)進(jìn)行了研究。針對AMT系統(tǒng)的控制的復(fù)雜性，本文將控制器分為決策層控制器和執(zhí)行層控制器進(jìn)行研究。決策層控制器利用智能控制技術(shù)，通過對駕駛員駕駛意圖、車輛運(yùn)行狀態(tài)以及車輛行駛環(huán)境進(jìn)行辨識，依據(jù)預(yù)先設(shè)定控制規(guī)律確定執(zhí)行機(jī)構(gòu)控制目標(biāo)值；執(zhí)行層控制器以快速準(zhǔn)確跟蹤目標(biāo)值為控制目標(biāo)，實(shí)現(xiàn)電機(jī)驅(qū)動執(zhí)行機(jī)構(gòu)的控制。 離合器的接合控制是電控機(jī)械式自動變速器的難點(diǎn)技術(shù)之一。本文分析了車輛起步過程中離合器控制的要求和控制目標(biāo)，根據(jù)駕駛

4、員的起步意圖，確定離合器接合時的沖擊度和滑摩功的最大值，采用模糊控制技術(shù)，根據(jù)離合器接合過程的不同階段分別選取不同的控制參數(shù)和控制策略，以協(xié)調(diào)發(fā)動機(jī)和離合器的控制，獲得良好的起步品質(zhì)；根據(jù)車輛使用過程中，由于機(jī)械系統(tǒng)的磨損，以及車載變化和道路環(huán)境變化導(dǎo)致的離合器半接合點(diǎn)變化，首次提出半接合點(diǎn)觀測器思想，并設(shè)計了簡單實(shí)用的半接合點(diǎn)模糊觀測器。 換檔控制是AMT系統(tǒng)的另一個難點(diǎn)技術(shù)。本文分析了換檔品質(zhì)影響因素和換擋過程關(guān)鍵問題，研究

5、了提高換檔品質(zhì)的離合器和發(fā)動機(jī)協(xié)調(diào)控制方法；分析了換擋規(guī)律的特點(diǎn)和主要影響因素，研究了駕駛員意圖、行駛環(huán)境、車輛載荷等不同工況的識別方法；針對基于人-車-環(huán)境的智能換檔策略，提出換檔因子的概念，解決多工況下?lián)Q檔規(guī)律因復(fù)雜難以實(shí)現(xiàn)的問題。換檔因子的提出，不同于以往僅從修正換檔規(guī)律解決換檔規(guī)律對不同工況的適應(yīng)性問題，而是通過對車速和油門開度的加權(quán)來實(shí)現(xiàn)同樣目的，但可行性卻大為提高；采用“開環(huán)+閉環(huán)”控制方式對選換檔電機(jī)進(jìn)行控制，可有效提高換

6、檔過程快速性和準(zhǔn)確性。 進(jìn)行了發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速控制方法研究，發(fā)動機(jī)的轉(zhuǎn)速控制是提高電控機(jī)械自動變速換檔品質(zhì)，改善車輛起步及行駛平穩(wěn)性和延長離合器使用壽命的關(guān)鍵技術(shù)之一。本文分析了AMT系統(tǒng)在起步和換檔期間對發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速控制的要求，通過發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速控制，可有效減小車輛的沖擊度和離合器的滑摩功，保證良好的起步和換檔品質(zhì)；油門采用柔性連接方式，執(zhí)行機(jī)構(gòu)采用直線步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動，簡化了機(jī)械結(jié)構(gòu)，大大提高了系統(tǒng)控制精度。 進(jìn)行了AMT系統(tǒng)的開發(fā)

7、研制，開發(fā)了電控電動離合器執(zhí)行機(jī)構(gòu)、選換檔執(zhí)行機(jī)構(gòu)以及油門執(zhí)行機(jī)構(gòu)，機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)簡單，工作可靠，成本低廉，工作性能達(dá)到了預(yù)期的效果；開發(fā)了AMT系統(tǒng)的電控單元TCU，搭建了AMT系統(tǒng)簡易試驗(yàn)臺架；開發(fā)了AMT數(shù)據(jù)采集與分析系統(tǒng)，縮短了系統(tǒng)研制開發(fā)周期；開發(fā)研制了AMT樣車并進(jìn)行了整車試驗(yàn)研究，通過各種不同條件、不同工況的試驗(yàn)，檢驗(yàn)了理論研究成果，試驗(yàn)結(jié)果表明，所開發(fā)的AMT系統(tǒng)在實(shí)現(xiàn)基于人—車—路環(huán)境下的智能控制方面達(dá)到了較為滿意的效果。