高　敬

[摘要]目前汽車發(fā)展技術飛速,裝配自動變速器能夠使得汽車自動換擋,主要分析電控機械式變速器系統(tǒng)基本技術,在此基礎上分析目前電控機械式自動變速系統(tǒng)需要完善問題,并闡述機械式汽車換擋智能控制技術相關問題。

[關鍵詞]電控機械式自動變速器AMT控制

中圖分類號:TP2文獻標識碼:A文章編號:1671-7597(2009)0710113-01

換擋控制作為電控機械式自動變速器(Automatic Mechanical Trans

mission,AMT)控制系統(tǒng)中的關鍵技術,直接影響汽車的整車品質(zhì),因此關于換擋控制的研究與開發(fā)具有現(xiàn)實的意義。

一、電控機械式自動變速系統(tǒng)原理

電控機械式自動變速系統(tǒng)是在原有固定軸式齒輪變速箱和干式離合器的基礎上,應用電子技術和自動變速理論,以電子控制單元(ECU,Electr

ical Control Unit)為核心,通過液壓或電動執(zhí)行機構(gòu)控制離合器的分離和接合、選換擋操作以及發(fā)動機節(jié)氣門的調(diào)節(jié),來實現(xiàn)車輛起步、換擋操縱控制的自動化。

根據(jù)駕駛員的意圖(油門踏板、制動踏板、選擇器開關等)和車輛的運行狀態(tài)(發(fā)動機轉(zhuǎn)速、輸入軸轉(zhuǎn)速、車速、檔位),通過設定的規(guī)律(換擋規(guī)律、離合器接合規(guī)律等),借助于相應的執(zhí)行機構(gòu)(發(fā)動機轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)機構(gòu)、選換擋執(zhí)行機構(gòu)、離合器分離和接合執(zhí)行機構(gòu)),對車輛的動力傳動系統(tǒng)(發(fā)動機、離合器、變速器)進行聯(lián)合操縱。

AMT系統(tǒng)由下列四部分組成:(1)被控對象:包括發(fā)動機、離合器和變速器。(2)執(zhí)行機構(gòu):包括電機、電磁閥(普通電磁閥和高速電磁閥),液壓缸(離合器作動缸和選、換擋油缸)等。(3)傳感器:包括速度傳感器(發(fā)動機轉(zhuǎn)速傳感器、輸入軸轉(zhuǎn)速傳感器、車速傳感器)、油門開度傳感器、檔位傳感器等。(4)電子控制單元(ECU):包括CPU、RAM、I/O接口等。

AMT的執(zhí)行機構(gòu)由選換擋執(zhí)行機構(gòu)、離合器執(zhí)行機構(gòu)和發(fā)動機轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)裝置組成。選、換擋和離合器執(zhí)行機構(gòu)有電-氣式、全電式及電-液式三種,由于氣體體積的可壓縮性,采用氣動方案會導致?lián)Q擋速度變慢,但如果車輛原有氣壓系統(tǒng),則采用電-氣式可以不用增加能源、調(diào)壓與蓄能器等設備,使成本降低;全電式在價格和質(zhì)量上有優(yōu)勢,但調(diào)整困難,不太適合大量生產(chǎn),目前使用最多的仍是電控-液壓式執(zhí)行機構(gòu),它不僅可用于高扭矩范圍,有最快的換擋速度,而且與其它液壓系統(tǒng)可實現(xiàn)最佳配合。

二、目前電控機械式自動變速系統(tǒng)需完善的問題

(一)可靠性問題?？煽啃詥栴}是車輛自動化裝置最重要的問題之一。AMT的可靠性問題包括執(zhí)行機構(gòu)的可靠性和電控系統(tǒng)軟硬件可靠性兩方面的問題?？煽啃詥栴}的解決是AMT走向商品化的重要前提條件。

(二)換擋品質(zhì)問題。AMT在切斷動力換擋時,不像液力變矩器在起步、換擋過程中能緩和振動與沖擊。目前在實際工作中出現(xiàn)的換擋品質(zhì)問題主要表現(xiàn)在傳動比變化大、同步前變速器主、從動軸轉(zhuǎn)速差大,同步時間長或產(chǎn)生同步?jīng)_擊;同步后相應的離合器主、從動盤轉(zhuǎn)速差也較大,從而增加了滑摩時間或造成換擋沖擊。這對解決好換擋時序、離合器與發(fā)動機的協(xié)調(diào)控制問題提出了要求。

(三)執(zhí)行機構(gòu)優(yōu)化設計問題。AMT的自動操縱是由液壓或電動執(zhí)行系統(tǒng)完成的。它包括選換擋執(zhí)行系統(tǒng)和離合器執(zhí)行系統(tǒng)兩部分。系統(tǒng)動態(tài)特性的好壞直接影響起步、換擋控制品質(zhì)和系統(tǒng)工作的可靠性。影響系統(tǒng)動態(tài)特性的因素很多,其中系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)參數(shù)一經(jīng)設計選定將是固定不變的,所以根據(jù)系統(tǒng)的工作特點和使用要求對執(zhí)行機構(gòu)的結(jié)構(gòu)參數(shù)進行動態(tài)優(yōu)化設計是AMT產(chǎn)品化過程中的一個關鍵環(huán)節(jié)。

(四)起步控制技術問題。離合器的接合控制是起步控制中的難點與關鍵。近年來,開環(huán)控制、閉環(huán)PID控制、模糊控制等控制策略先后被引入到離合器接合控制,豐富了自動變速控制理論,同時也取得一定的效果。此外,道路狀況對車輛起步也有很大影響,當AMT車輛在坡道起步時,為了能可靠起步,需配以坡道起步輔助裝置及相應控制規(guī)律才能完成坡道起步。要滿足起步工況的工作要求,即平穩(wěn)、滑磨功小又與駕駛員的操縱意圖協(xié)調(diào)等,必須進一步研究提高起步性能的理論和技術,如自適應控制以提高AMT對工作環(huán)境的適應性;預測控制對執(zhí)行機構(gòu)相對控制指令的滯后時間進行預測補償,以提高控制精度和系統(tǒng)的反應速度等。

三、電控機械式自動變速系統(tǒng)的展望

隨著電子技術的不斷進步和人們對車輛性能要求的不斷提高,將可能在以下幾個方面對AMT技術產(chǎn)生較大影響。1.整車協(xié)調(diào)智能控制。由于車輛行駛工況與控制的復雜性,將電子技術引入汽車,用電腦代替人腦來精確判斷車輛及路面狀況,用電控系統(tǒng)取代繁雜的機械控制元件已成為現(xiàn)代汽車研究發(fā)展的目標之一。汽車工作環(huán)境惡劣而且多變,要確保電子控制系統(tǒng)能在氣候、機械、電性能等各種條件下能可靠工作,對電子控制系統(tǒng)的設計提出了更高的要求。作為整個電控系統(tǒng)核心的微機控制技術的研究和實踐也不斷深入。2.多路通信技術。在車載各ECU間使用的多路通信稱為CAN(Controller Area Network)總線,它是德國Bosch公司在80年代初為解決現(xiàn)代汽車中眾多的控制與測試儀器之間的數(shù)據(jù)交換而開發(fā)的一種串行數(shù)據(jù)通信協(xié)議。它通過在每個ECU上設置CAN控制器,使用串行通路母線發(fā)送和接收數(shù)據(jù),實現(xiàn)各控制系統(tǒng)中使用的傳感器信號和車輛狀態(tài)信息共享以及綜合診斷,預計在推進各控制系統(tǒng)的高性能化、協(xié)調(diào)化方面將不斷發(fā)揮巨大作用。3.傳感器技術。傳感器是汽車電子化、智能化的基礎和關鍵。車輛電子控制系統(tǒng)為了得到控制需要的物理量和化學量信息,需要各種各樣的傳感器。此外,人們還引入了各種最新的監(jiān)測、控制技術以改善自動變速器的性能,使檔位決策及換擋控制對路面環(huán)境、使用者特點、使用者意圖具有適應性。AMT在離合器控制和檔位決策方面采用模糊邏輯、模仿熟練駕駛員駕駛車輛中的相應操縱以改善起步、換擋、離合器接合控制特性和檔位選擇的適應性。神經(jīng)網(wǎng)絡方法也被引入AMT的檔位決策和控制中。通過全球定位系統(tǒng)GPS(GlobalPositionSystem)獲取更多路面特征信息以提高AMT對路面的適應性。所有這些都將大大提高AMT的智能化水平。

四、自動變速汽車換擋智能控制的意義

在汽車行駛過程中,換擋是較為頻繁的動作,傳統(tǒng)的手動換擋,駕駛員容易疲勞和精神松弛,AMT的自動變速系統(tǒng)使駕駛員可根據(jù)行駛狀況通過控制加速踏板使AMT自動換入所期望的合理的檔位工作。要實現(xiàn)這種控制同時又保證換擋品質(zhì),提高車輛性能,有必要對自動換擋實行智能控制,模擬人腦,根據(jù)駕駛員意圖(通過加速踏板,剎車踏板等),行駛工況等自動做出準確判斷,換入合適檔位。采用模糊神經(jīng)元網(wǎng)絡對自動換擋進行智能控制,使AMT能夠根據(jù)駕駛員的意圖,行車工況等信息實現(xiàn)最佳動力性或經(jīng)濟性換擋,同時也保證換擋的平順性,是換擋控制策略的有效嘗試。

參考文獻:

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