双离合器式自动变速器传动系统的建模及换挡特性

分析双离合器式自动变速器(DCT)换挡过程中离合器的工作特性,建立换挡过程中的动力学模型。基于发动机的试验数据,利用神经网络建立发动机的数值模型。依据整车的各项参数,制定变速器的换挡规律,在此基础上提出各挡同步器的接合规律,制定变速器换挡及同步器接合的控制逻辑。基于Matlab/Simulink/Stateflow软件平台,建立DCT传动系统的仿真模型,依据仿真模型对车辆换挡过程的动态性能进行仿真。利用正交试验设计方法,分析换挡过程中离合器接合时刻及转矩变化对换挡品质的影响,提出实车试验优化换挡品质的方法。     

Clutch torque formulation and calibration for dry dual clutch transmissions

This paper focuses on the clutch torque formulation and calibration for dry dual clutch transmissions (DCT). The correlation on the theoretical clutch torque and control parameters is established based on constant friction power and clutch actuator kinematics. An algorithm based on powertrain dynamics is proposed for the calculation of clutch torque during vehicle launch and shift operations. This algorithm uses wheel speed sensor data as input and is capable of determining the clutch torque while both clutches are slipping, thus provides a reliable correlation between clutch torque during real time operations and clutch actuator control variables. The accuracy of the proposed algorithm has been validated by torque measurement in prototype testing on prove ground.     

干式DCT变速HEV换档过程鲁棒优化控制

针对双离合器自动变速器(Dual clutch transmission,DCT)变速弱混合动力轿车,考虑到起动发电一体化电机(Integrated starter and generator,ISG)转矩响应特性较快、转速/转矩控制精度高等特点,对其介入到换档过程时不同动力源输出转矩和离合器传递转矩协调鲁棒控制问题进行研究。建立体现DCT换档切换过程阶段差异性的动力学模型;考虑转矩相的离合器执行机构的响应能力和惯性相的模型不确定性和外界干扰(转速量测噪声和发动机转矩响应滞后),优化决策了动力源合成转矩;在需求转矩切换阶段,切换发动机转矩至驾驶员需求水平并退出ISG电机;基于系统效率最优对动力源合成转矩进行分配。基于Simulink的仿真试验表明所提出的换档控制策略能有效协调控制动力源转矩,并对模型不确定性和干扰有较强的抑制能力。为进一步验证策略进行的动态台架试验表明,所设计的转矩协调控制策略有效地解决了DCT换档过程中ISG电机、发动机以及双离合器之间的实时转矩协调控制问题,使其具有较好的换档品质。     

基于模糊自适应滑模方法的混联式混合动力客车模式切换协调控制

在混联式混合动力汽车纯电动至并联驱动模式切换过程中,由于发动机、电动机及离合器瞬态特性的影响,可能导致动力系统输出转矩的突变从而使车辆产生较大的纵向冲击。以混联式混合动力客车为研究对象,考虑发动机和电动机瞬态响应特性的显著不同,针对离合器在结合过程中的运行状态,以提高驾驶性能为目标设计出混合动力客车纯电动至并联驱动模式切换协调控制策略。协调控制采用模糊自适应滑模方法,其中模糊自适应系统用于估计系统参数不确定性引起的偏差以及发动机实际输出转矩与目标转矩的偏差,估计出的偏差值用于调整滑模控制器的控制量,从而提高控制系统的控制精度和鲁棒性。通过仿真及实车试验验证控制策略的有效性。结果表明,设计的控制策略在模式切换过程中满足驾驶员动力需求的前提下使动力系统输出转矩的波动范围和最大冲击度分别下降85%和78%,从而显著提高了混合动力客车的驾驶性能。     

双离合器自动变速器及其应用前景分析

介绍了一种采用双离合器构成的自动变速器的典型结构及其工作原理,变速器的挡位按奇偶数分开布置,分别与两个离合器相联接,通过两个离合器的交互切换完成换挡过程,实现动力换挡。文中简要分析了该型变速器的工作特性及关键技术,并对其应用前景进行了预测。     

全电AMT车辆升挡过程中转矩控制与试验研究

介绍了自行研发的全电AMT系统的组成、原理及其动力一体化转矩控制策略。通过分析AMT车辆换挡过程中对发动机、离合器和变速器的综合控制及其对换挡品质的影响,提出了AMT车辆升挡过程中转矩控制策略,并在装有AMT的某轿车上进行了试验。试验结果表明,在升挡过程中采用一体化控制策略,改变发动机点火提前角和断油能够快速调节发动机转矩,有效地提高了全电AMT车辆的换挡品质。     

离合器-离合器式自动变速器动力降档过程控制

动力降档是实现车辆快速提速、超车等的有效技术途径。在保证换档品质的前提下,实现动力降档,不仅需要自动变速器进行精确的离合器油压控制,而且需要发动机进行有效的转矩协调控制。针对由DEUTZ BF4M1013涡轮增压单体泵柴油机和Allison S2000离合器-离合器换档式液力自动变速器组成的动力传动系统,基于Lagrange方程建立换档过程的动力学模型,通过对降档过程各个阶段的详细分析,得到动力降档过程结合离合器和分离离合器的搭接控制时序以及控制油压的变化规律,制定基于涡轮轴转速闭环的发动机协调控制策略,在台架上进行试验验证。试验结果表明,动力降档过程的时间小于1 s,冲击度小于10 m/s3。制定的控制策略不仅实现了动力降档,而且保证了换档品质,能够进行工程实际应用。     

P2混合动力发动机启动控制设计

在研究P2双离合器变速器混合动力构型发动机启动控制理论的基础上，设计了P2混合动力总成发动机启动动态工况的控制策略，给出了相应控制过程的动力控制目标值计算公式及相应的分析。通过对所设计的启动控制策略进行仿真及实车测试，验证了该控制策略能有效地实现发动机的启动功能。同时由实车测试车辆的纵向加速度曲线可知，所设计的控制策略在车辆平顺性上也取得了很好的效果。     

Simulation and control of an electro-hydraulic actuated clutch

The basic function of any type of automotive transmission is to transfer the engine torque to the vehicle with the desired ratio smoothly and efficiently and the most common control devices inside the transmission are clutches and hydraulic pistons. The automatic control of the clutch engagement plays a crucial role in Automatic Manual Transmission (AMT) vehicles, being seen as an increasingly important enabling technology for the automotive industry. It has a major role in automatic gear shifting and traction control for improved safety, drivability and comfort and, at the same time, for fuel economy. In this paper, a model for a wet clutch actuated by an electro-hydraulic valve used by Volkswagen for automatic transmissions is presented. Starting from the developed model, a simulator was implemented in Matlab/Simulink and the model was validated against data obtained from a test-bench provided by Continental Automotive Romania, which includes the Volkswagen wet clutch actuated by the electro-hydraulic valve. Then, a predictive control strategy is applied to the model of the electro-hydraulic actuated clutch with the aims of controlling the clutch piston displacement and decreasing the influence of the network-induced delays on the control performances. The simulation results obtained with the proposed method are compared with the ones obtained with different networked controllers and it is shown that the strategy proposed in this paper can indeed improve the performances of the control system.     

基于等效BSFC和电池SOC平衡的插入式混合动力汽车分段式能量分配策略研究

基于所提出的插入式并联混合动力汽车系统结构,对整车动力/传动系统(包括发动机、电机、电池、离合器、变速箱等子系统)进行了动态精确建模,模拟了行车换挡过程中同步器切换、离合器接合/分离等瞬态过程。根据电池SOC值分段采用最大用电策略或效率优先策略,提出了基于等效BSFC和电池SOC平衡的分段式能量分配策略,兼顾了发动机BSFC和电机充/放电效率,实现了系统在当前转速和输入轴需求转矩下的最佳转矩分配。结果表明,所提出的能量分配策略在不牺牲汽车各项性能的前提下,提高了动力系统工作效率和整车燃油经济性。     

双离合器变速器速比的设计计算与分析

DCT是近来出现的一种具有双离合器结构的新型自动变速器,实现了换挡过程的动力换挡,换挡平滑而迅速.阐述了如何确定变速器最高档、最低挡传动比的范围及总挡位数,如何运用等比级数、偏置等比级数对速比进行分配,并选用VB软件完成了速比的基于计算机的快速初选及分配;最后基于整车参数及发动机特性,运用Cruise软件建立了DCT车...     

OPTIMAL TORQUE CONTROL STRATEGY FOR PARALLEL HYBRID ELECTRIC VEHICLE WITH AUTOMATIC MECHANICAL TRANSMISSION

In parallel hybrid electrical vehicle (PHEV) equipped with automatic mechanical transmission (AMT), the driving smoothness and the clutch abrasion are the primary considerations for powertrain control during gearshift and clutch operation. To improve these performance indexes of PHEV, a coordinated control system is proposed through the analyzing of HEV powertrain dynamic characteristics. Using the method of minimum principle, the input torque of transmission is optimized to improve the driving smoothness of vehicle. Using the methods of fuzzy logic and fuzzy-PID, the engaging speed of clutch and the throttle opening of engine are manipulated to ensure the smoothness of clutch engagement and reduce the abrasion of clutch friction plates. The motor provides the difference between the required input torque of transmission and the torque transmitted through clutch plates. Results of simulation and experiments show that the proposed control strategy performs better than the contrastive control system, the smoothness of driving and the abrasion of clutch can be improved simultaneously.     

干式DCT双离合器联合起步最优协调控制

基于自主开发的6速干式双离合器自动变速器(Dual clutch transmission, DCT),提出基于极小值原理的双离合器联合起步过程发动机和双离合器转矩协调最优控制算法。在起步滑摩阶段,以滑摩功和冲击度为性能指标,在反映驾驶员意图的终端约束下,采用极小值原理和改进的发动机恒转速控制,研究并确定起步过程中双离合器,发动机转矩及其转速。根据起步控制目标,确定分离离合器分离条件和离合器的转矩分配关系。在需求转矩切换阶段,将发动机输出转矩平滑切换到驾驶员需求转矩。在Matlab/Simulink软件平台上,搭建DCT车辆双离合器联合起步控制仿真模型,对不同驾驶意图和起步档位下DCT车辆的起步过程进行仿真。结果表明,所提出的基于极小值原理的发动机和双离合器转矩协调控制策略,有效地保证双离合器联合起步品质,反映起步意图,延长离合器使用寿命。将所得的离合器最优转矩控制律转化为离合器位置控制律,在离合器伺服控制试验台架上进行离合器位置闭环控制,得到较好的跟踪效果。     

基于虚拟样机技术的多段液压机械换段动态特性仿真

基于虚拟样机技术,利用所建立的多段液压机械无级传动系统的仿真模型,研究了有动力中断和保持动力连续两种情况下,从纯液压段到液压机械段低档换段过程的动态特性,得到了换段过程中行星排、马达、发动机、离合器、及泵的转矩变化规律。该结果为车辆动态特性的研究奠定了基础,也为车辆换段规律的研究和控制策略的制定提供了参考依据,虚拟样机技术的应用也将在液压机械无级传动系统的设计中发挥重要作用。     

双离合器变速箱换档动力学和控制

依据包含一双离分器变速箱的汽车动力传动系统的详细动力模型开发了一个集成的动力传动系的换档控制.基于换高档和换低档以及发生于变速箱相同一部分的换档控制的仿真结果证实了该控制器的工作.采用带有再现单向离合离工作目标为均匀传递发动机转矩离合器滑动的闭环控制制订了控制法则,进一步的要素是通过发动机控制和离合器压力操纵的组合对发动机速度的闭环控制.此外,它证实了变速箱换档时输出转矩的控制可增加控制的持久性以及提供了直接操纵换档品质的方法.最后讨论了通过方便的液力传动锥型同步器在总换档质量方面予选换档的动力影响.     

Slip control strategy for an automatic transmission vehicle

Modern automatic transmissions equip torque converters with lock-up clutches to reduce the energy loss of hydraulic systems. Instead of simply engaging the clutch disks, the new technology of clutch slip has been developed to improve the overall efficiency of power transmission. There are two major problems with the clutch slip system. The first is how to keep the slip between the two disks within a small range and the second is when to start or stop the slip. In this paper, the second problem is discussed in view of the vehicle economy. With a simple vehicle dynamic model, the fuel economy is calculated to determine the lock-up strategy. Then the lock-up strategy is developed for a slip schedule.     

Adaptive compensation control of vehicle automatic transmissions for smooth shift transients based on intelligent supervisor

In this paper, an advanced shift controller that supervises the shift transients with adaptive compensation is presented. Modern shift control systems for vehicle automatic transmission are designed to provide smooth transients for passengers’ comfort and better component durability. In the conventional methods, lots of testing and calibration works have been done to tune gains of the controller, but it does not assure optimum shift quality at all times owing to system variations often caused by uncertainties in shifting hydraulic systems and external disturbances. In the proposed control scheme, an adaptive compensation controller with intelligent supervisor is implemented to achieve improved shift quality over the system variations. The control input pattern which generates clutch pressure commands in hydraulic actuating systems, is updated through a learning process to adjust for each subsequent shift based on continuous monitoring of shifting performance and environmental changes. The proposed algorithm is implemented and evaluated on the experimental test setup. Results from the experimental studies for several operation modes show both improved performance and adaptability of the proposed shift controller to uncertain changes of the shifting environment in vehicle power transmission systems.     

湿式双离合器自动变速器起步研究及仿真

以搭载湿式双离合器自动变速器某轿车为例,介绍了双离合器自动变速器的结构和工作原理。基于Matlab/Simulink模块仿真平台建立了装有该自动变速器车辆起步模型,模型采用两个离合器同时起步。根据起步条件确定离合器的起步控制策略,通过控制两个离合器最终油压参数来保证起步过程的快速、平顺。对双离合器自动变速器起步过程进行了仿真分析。仿真计算结果表明:加速度、冲击度和离合器滑摩功均在合理的范围内。     

动力换档有级自动变速箱的一种新的控制原理的概论

动力换档即自动变速器传统的换档是采用脱开A档离合器和接合B档离合器来使A档换到B档，本文试用一个第三离合器的设想，实质上，这种第三离合器可以作为传统的离合器之一，只用于其他档位换档，这就意味着可以在原来的变速器内采用一个最新的控制软件，试验在传统的控制原理协调平顺性和磨损之间关系已不存在困难，该磨损或不平顺性大约可降低为按照传统挂高档的一半，本文发现在采用一个附加离合器的最大趋向是它属于比挂高档高的高档，这里采用一个普通和简单的模型来进行理想研究，而仿真实例则采用一个齿轮箱的一个更加详细的模型。     

智能修正型换挡规律的设计及在双离合器式自动变速器中的应用

以车速和发动机油门为控制参数,设计双离合器式自动变速器(Dual clutch transmission, DCT)的两参数换挡规律,硬件在环仿真结果表明该控制规律在城市工况极易导致频繁换挡,在制动工况容易产生意外升挡.分析不合理换挡现象的原因,并指出驾驶员的不合理操作习惯是引起频繁换挡和意外升挡的主要原因,两参数换挡规律不易避免不合理换挡现象.基于"sugeno"型模糊控制方法,建立智能修正型换挡规律的控制系统,该系统以油门开度和油门开度变化率为输入,实时升、降挡车速的修正系数为输出,确定隶属度函数并制定相应的模糊控制规则.智能换挡系统中的降挡速度为两参数降挡曲线临界值与降挡修正系数的乘积,升挡速度为两参数升挡曲线临界值与升挡修正系数的商.控制结果表明智能换挡规律在保留两参数换挡规律优点的同时,可以避免频繁换挡及意外升挡现象的发生,提高整车的舒适性和燃油经济性.