传感器和电机-ln7传动控制概述

同济大学汽车学CollegeofAutomotive,Tongji传动控制概Transmission传动控制概传动控制概 学1.1.2传动系统的转矩模车辆传动系统的作用是实现车用动力源与负载阻力的匹配。常用的传动部件主要有MT、AMT、CVT、AT、DCT等传统汽车行驶的动力源仅有单一的内燃机，而混合动力汽车的动力源 3传动控制软件架 系统的应用软件是由一系列的功能模块组成，即所谓的Fuction，每个（软件）功能模块能完成特定功能，根据当前输入和状态信息，实施一系列连续的软件运算或和执行器动作。1驶策略判定2驶功能组织3执行 4传动控制概传动控制概 学1.2.行驶策略判定2.行驶策略判定5行驶策略判行驶策略是辅助驾驶员进行状态决策的，主要包括两方面内容：稳态的行驶状态划分和各行驶状态之间的切换条件。状态划分的方法主要有两种，第一种是自下而上的方法：针对给定变速器类型，穷举所有可能的零部件子状态，并穷举所有状态的组合，删除不合理的状态组合，对合理状态进行复合嵌套重组，并最终列出状态之间的转移条件。状态划分也可以使用第二种自上而下的方法，因为划分行驶状态的目的是辅助驾驶员进行行驶策略判定，故此，也可以从驾驶员角度对车辆的状态进行划分。因为驾驶员对车辆有一套基本通用的操作理念，因此自上而下的方法更有利于给出一个与具体变速装置独立的状态划分结果。6行驶策略判下图是一个从驾驶员感受和决策出发的行驶状态划分。认为，对于任何一辆汽车从车速角度出发，其状态可以概括为“行驶”和“停止”两大最为基本状态。在自上而下对“行驶”和“停止”两大基本状态进行细化分解出状态KKeyPStableSGearFinisGearleverShiftSCStoppedGearTransitionalSEngEngOnKey7行驶策略判通过以上状态的划分，可以将有效合理的制定“行驶策略判定”的框架结构。“行驶策略判定”的重要任务之一就是根据当前路况确定变速装置最佳的目标挡位，其一般包括如下子功能模块人机接口界 根据所选择的最佳换挡规律确定当前目标挡目标挡位的修正算法，包括制动工况强制降挡和高速弯 挡与此同时，还必须细化划分出“行驶策略判定”所需要依据的态和输入变量，对后面算法和程序的编写具有指导意8行驶策略判换挡规律是挡位选择规律，这是解决如何在行驶策略的不同稳定状态之间切换条件问题。对于无级变速系统而言则归结为速比控制规律。在电控机械式自动变速车辆中，换挡规律关系到动力传动系统整体最优性能的发挥，直接影响车辆的动力性、燃油经济性、通过性及对环境的适应能力，它是自动变速器控制系统的。分类换挡规律按照目的可分为动力性换挡规律和经济性换挡规律根据换挡控制参数的不同，换挡规律可以分为单参数（一般为车速），二参数（一般为油门开度和车速）和三参数（油门，车速和加速度）等。9行驶策略判当前运用的最为广泛的是以车速和油门开度为输入量的两参数换挡规行驶策略判换挡规律的确定可以以实现车辆最佳动力性能、最佳经济性能或二者兼顾为目标，一般有两种常用的方法：图解法和解下图分别是以最佳动力性能和最佳经济性能为目标的换挡规律的图解法行驶策略判1）最佳动力性换挡规律解析汽车行驶过程中加速度计算公式如下

dvn

tnF

δn—— 根据同一油门开度下相邻两挡加速度相等的条件得到n

因 转矩特性Te=f(ne)可拟合为二次曲线，精度已可满足T

e

e

r那么：

(Av2 B

) v2

v 2

因此相邻两挡的最佳动力性换挡点速度为 (b4ac)/ n 行驶策略判2）最佳经济性换挡规律解析 燃油消耗率如下

tn

gp

tiQD

δn——Q

dtTdtn1

n103.6i

n dvn1 n1

T式中 D 小时油耗特性，可由动态试验拟合为T 求最小加速油耗，即求极值dQ/dv=0，则对相邻两挡来说d

QD

QD

d

QD

QD

T(n1)

dvn1 Tn dv

T(n1) dvn

Tn dv0dv

vn1

dv

t

vn1

n1 g即：n1 g

D

T

t

av4bv3cv2dv q q q q 求解得最佳经济性换挡规律的换挡行驶策略判显然单一的行驶策略或者换挡规律很难满足车辆运行的所有工况，为此要根据当前的行驶工况对上述静态换挡规律进行动态修正或者从一组备选换挡规律中选择最佳方案。常用的行驶工况包括：1.经济模式；2.运动模式；3.标准模式；4.上坡或重载模下坡模式在静态换挡规律基础上，在如下情况下还有必要进行所谓的态修正车轮打滑识车轮抱死识Fast-Off修紧急制动修弯道修其他特殊修行驶策略判对于如CVTCVT速比控制策为了满足动力性或经济性的要求，传动系的速比应按驾驶员的图，在汽车行驶阻力和 输出功率之间实现最佳匹传动控制概传动控制概 学3.3.行驶过“行驶策略”是辅助驾驶员进行决策，行驶功能层面则是要辅或自主完成独立行驶动作典型的行驶过程包括起步停车换离合器的滑磨控传动装置的运行状态判换挡过程中的 转矩协调控爬行功能，等等行驶过程控制的一个重要目标是，独立于具体的传动装置类型，实现对驾驶员感受和想法一致的过程。因为驾驶员对纵向转矩的感知是最敏感和直接的，因此越来越多的传动控制策略采用基于转矩的过程控制原理。也就是在行驶功能层给出的针对下层（执行器层）的主要是期望转矩指令行驶过从“停止”到“行驶”，传动系统完成的是起步过程。起步过程体现的是传动系统的“过渡”作用。车轮的速度从零开始逐渐增大，直到到达使发能够稳定运行的转速区。从转速来看，要能够使得发转速始终维持在稳定运行转速以从转矩来看，既要维持发转矩的平衡，又要减少车辆因转突变而来带的冲击此外，在驾驶员任意的起步油门开度下，传动系统都能够完成直路面及坡道的起步过程行驶过起步过程中，期望传递转矩应该与输出需求相等，直到离合器转矩容量大于期望传递转矩后，期望转矩值可以迅速增大到最大转矩容量。离合器的结合一般分为三个阶第一阶段为无扭矩传递区，结合速度要尽可能快，以快速起步减少换挡是功率中断的时第二阶段为传递扭矩区，要放慢结合速度，以获得平稳起步或换挡;第三阶段为扭矩不再增长区应尽可能快，以使压紧力增加至最压紧行驶过期望传递转矩容量（c-clu）增大过程可以分为两个阶段，如上图，点1为离合器开始传递转矩的点，称为基本半接合（Baicispoint）；点2为离合器转矩容量大于发 输出转矩点，称为离合器半磨结束点（Overpoint）；点3为离合器完全结合，称为离合器完全结合点（EngagePoint）。行驶过如果发 输出的转矩与计算获得的_eq不相等，则分以下两情况讨论：1）如果ng_q<_eq，说明车辆负载较大或在坡道上，发 输出不足，此时需要传动系统发送转矩请求提升发转矩。2）如果Eng_Trq>T_req，说明 的输出转矩 两种情况下所发送的转矩请求值的大小可以根据Eng_TrqEng_Trq的差值来确定行驶过 迅速分离，直到点②，点②称为起步半结合点（KissPoint），KissPoint是在BasicKissPoint基础上根据起步需求转矩进行修从点②到点③的慢结合阶段是离合器转矩容量逐渐增大，车辆开始起步的过程，这一过程是起步快速性，舒适性的关键。其控制目标是：根据驾驶员的起步意图快速完成起步过程，在此过程中保证车辆的冲击度最小，离合器热磨损最小。点④是离合器完全结合点，从点③到点④理论上可以迅速结合，实践中也需要根据实际情况通过标定完善行驶过无论是“停止”还是“行驶”的时候，都存在变速箱换挡的需求。换挡过程作为传动系统最为重要的功能，可以调节发工作点，满足动力性要求以及辅助其他系统工作等作用，保证整车的经济性及舒适性等各个方面。从动态角度来看，需要回答怎样完成一次换挡及换挡品质如何等题行驶过换挡动作序列的确定与变速器具体的结构形式有直接的关系。体的思路如下首先，根据换挡指令确定换挡过程中涉及到的可控部件及先后作关系其次，具体到每一个动作元件，在同一个换挡命令，不同的换挡类型以及不同的车辆状态下（车速，发状态等）存在哪些动作类型。再次，根据动作序列和换挡类型确定每个动作元件的此次换挡所需的动作类型以及动作过程中每一阶段的开始/结束时刻的判断和运动速度等参数。最后，将动作序列确定的时序，运动参数作为控制目标如目标位置、目标速度等）发送给下层的执行机构动作控制（ActuatorAction）完成具体动作。行驶过图中给出的是AMT换挡过程中速度和位移的关系曲线。基本可以为如下相互连接的过程从当前位置加速过程(A-从当前挡位退挡并越过空挡进挡过程(B-在到达同步器前 过程(C-同步过程中的力闭环调节过程(D-同步结束，加速进入目标挡位(E-在到达最终挡位前 制动过程(C-行驶过换挡平稳性是换挡控制的重要内容，即希望换挡过程平稳而无冲击的进行，换挡过程的平稳性也称为换挡品质。一般将冲击度j作为换挡品质的客观评价指标。所谓冲击度j，就是纵向加速度对时间的导数 d

dTj

dt式中，i0为主 比；ig为挡位 ;为传动系效率；M0为汽车总质量；δ为旋转质量换算系数，r为驱动轮滚动半径;Tc为离合器实际传递扭矩。德国推荐值：j应小于10m/s2。可见换挡品质与变速器输出轴上转矩TT的扰动直接相关。行驶过常见的影响换挡品质的因素有传动装置本身的惯；执行机构中的摩擦转矩；执行机构本身的缓冲特性等等。此外，通过主动控制方法也可以有效影响和改善换挡品质，以离合器控制为例，主要措施包括：（1）换挡执行机构动作的定行驶过（2）对执行机构油压的控（a）控制时序 （b）控制结图：离合器行驶过（3）对动力源的转矩/转速协调控制，在换挡过程中，反馈控制自适应的降低转速，以实现平稳换 行驶过（4）采用带缓冲功能的执行器控制元图：缓冲阀工作原理换挡前 换挡后1．双边节流主阀芯；2换挡继动阀；3缓冲调压阀；4缓冲弹簧5换挡先导阀；6换挡先导阀弹簧；7换挡继动阀弹簧；8磁法；9节流孔行驶过速停车功能也是完成传动系统的“过渡”作用，包括车辆缓慢 ，刹车等过程，传动系统在这些过程中需要保证发 能够在一定程度上参与制动，并保障发 不熄火；同时驾驶员需要动力恢复时，传动系统能够平稳恢复动力的传递。当车速逐渐降低，发 转速随之降低，传动系统需要减少转矩传递以防止发 被车辆倒拖熄火。传动系统减少车辆倒拖转矩的方法有两种，分别是降挡和分离离合器（对于AT车辆，解开液力变矩器闭锁）。降挡可以通过换挡（Gearshift）（Slowdown）刹车踏板决定离合器分离速度的快慢传动控制概传动控制概 学4.传动系统的执行器控制4.传动系统的执行器控制传动系统的执行器控作序列。最下层的模块ctatorctio面对的是传动系统能够控制的结为某一个具体的执行机构的动作序列。方式。另外，转矩协调控制中的转矩请求动作实质上是通过CN执行器控制层主要完成与变速装置直接相关的 控制动作。执行器的模对于实现执行器的准确控是非常关键的，这同时适于滞回、磨损、温度