魏 瓊Wei Qiong

液力自動變速器電磁閥自動標(biāo)定及數(shù)據(jù)處理平臺開發(fā)

魏 瓊
Wei Qiong

（陜西國防工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院，陜西 西安 710300）

液力自動變速器的電磁閥顫振（dither）標(biāo)定對提升換擋質(zhì)量有重要意義，通過MATLAB軟件編程實(shí)現(xiàn)dither標(biāo)定自動化及數(shù)據(jù)處理自動化，既降低了人工成本，又提高了工作效率，同時提升了整車換擋質(zhì)量，改善了乘坐舒適性。

液力自動變速器；電磁閥標(biāo)定；數(shù)據(jù)處理

0 引 言

液力自動變速器通常通過電磁閥對油路進(jìn)行控制，實(shí)現(xiàn)離合器結(jié)合、換擋等動作。電磁閥的性能及控制精度直接影響整車的駕駛性及舒適性。其中，電磁閥顫振（dither）值為電磁閥的重要參數(shù)，使電磁閥快速響應(yīng)驅(qū)動電流并達(dá)到期望狀態(tài)，提升整車換擋性能，設(shè)置合適的dither值是整車換擋標(biāo)定的基礎(chǔ)。

P2C（Pressure to Current，壓力電流跟隨曲線）是評價電磁閥性能的關(guān)鍵指標(biāo)，電磁閥標(biāo)定中確定dither參數(shù)時，通常通過分析電磁閥P2C特性完成。最佳P2C要求離合器油壓相對于電磁閥驅(qū)動電流具有良好的跟隨性且壓力臺階平穩(wěn)，實(shí)現(xiàn)電控的精準(zhǔn)控制，最大限度地提升換擋質(zhì)量。

液力自動變速器研發(fā)中需要花費(fèi)大量時間用于電磁閥標(biāo)定，人工標(biāo)定程序繁瑣且無法對數(shù)據(jù)進(jìn)行量化分析。本文通過編寫MATLAB程序，實(shí)現(xiàn)電磁閥標(biāo)定過程自動化及數(shù)據(jù)處理自動化，降低人工成本，同時提高工作效率。

1 dither標(biāo)定

1.1 dither介紹

比例電磁閥通過驅(qū)動電流產(chǎn)生不同大小的電磁力來改變閥芯位置，從而控制油路中油液的壓力和流量。由于加工精度以及油液中雜質(zhì)等因素會導(dǎo)致電磁閥閥芯卡滯，此時電磁閥控制精度變差，引起離合器壓力波動和控制不穩(wěn)定，為此，在電磁閥控制電流基礎(chǔ)上加入dither顫振電流[1]，如圖1所示。

圖1 dither工作原理

在顫振電流作用下，電磁閥閥芯始終處于抖動狀態(tài)，將閥芯運(yùn)動的靜摩擦力轉(zhuǎn)化為動摩擦力，有效減少閥芯卡滯。

1.2 人工標(biāo)定

VISION是用于ECU（Electronic Control Unit，電子控制單元）開發(fā)、標(biāo)定、測量與數(shù)據(jù)分析的工程軟件，依賴硬件工具CAN記錄儀，如Kvaser或CANape等與TCU（Transmission Control Unit，自動變速箱控制單元）進(jìn)行數(shù)據(jù)交互。本文采用VISION對dither參數(shù)進(jìn)行測量，分為dither幅值和dither頻率，如圖2、圖3所示。

圖2 dither幅值map圖

圖3 dither頻率map圖

在圖2、圖3中，第1行X值表示控制電流的大小，第1列Y值表示不同溫度值，數(shù)據(jù)區(qū)域?yàn)閆值表示dither幅值或頻率。通常，不同控制電流和溫度下，dither的最優(yōu)匹配值不同，標(biāo)定時需要嘗試不同參數(shù)組合以確定dither最佳效果。

在不同dither參數(shù)組合下進(jìn)行P2C測試，采用圖2、圖3中map圖數(shù)據(jù)進(jìn)行測試，得到如圖4所示曲線。

圖4 不同dither參數(shù)組合的P2C測試

在圖4中，當(dāng)離合器壓力處于600 kPa之前時，控制電流臺階為每20 mA為一個階躍，并在每個臺階處停留1 s；當(dāng)離合器壓力超過600 kPa后，控制電流臺階為每50 mA為一個階躍。因?yàn)樵?00 kPa之前，尤其在KP（Kiss Point，半接合點(diǎn)）附近，更容易產(chǎn)生壓力波動，此時車輛換擋容易造成扭矩沖擊，對P2C曲線要求更高。在600 kPa之后，離合器摩擦片基本壓緊，此時扭矩波動小，對P2C曲線要求較低，此時控制電流曲線的跟隨性更好，曲線光滑性更優(yōu)。

不同控制電流所匹配的dither參數(shù)值不同，需要反復(fù)嘗試各種dither參數(shù)組合，并對每個組合進(jìn)行P2C測試，需花費(fèi)不少時間，對一臺變速器進(jìn)行精細(xì)化人工標(biāo)定往往需要花費(fèi)幾天時間。

1.3 自動化標(biāo)定

為了節(jié)省人工成本，利用MATLAB軟件進(jìn)行電磁閥參數(shù)自動化標(biāo)定處理。通過MATLAB調(diào)用VISION接口函數(shù)，實(shí)現(xiàn)對VISION軟件的控制，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)對TCU標(biāo)定量讀寫。MATLAB中主要接口函數(shù)如圖5所示，可通過methodsview函數(shù)調(diào)用VISION軟件的接口函數(shù)及查看使用方法[2]。

圖5 MATLAB中VISION接口函數(shù)示例

廠家在出廠的電磁閥中會給出dither參數(shù)推薦，以推薦參數(shù)為基準(zhǔn)采用其0.5、0.75、1、1.25、1.5倍數(shù)值進(jìn)行排列組合，共生成25組dither參數(shù)值。分別采用每組值對目標(biāo)電磁閥進(jìn)行P2C測試，如圖6所示。

注：Amp為dither幅值，F(xiàn)req為dither頻率。

從圖6可以看出，同一離合器電磁閥在相同的顫振頻率下，改變dither幅值，P2C曲線會隨之變化。當(dāng)dither幅值為300 mA時，壓力曲線波動幅度比較大；當(dāng)dither幅值調(diào)整為100 mA時，壓力曲線波動幅度比較小，此時壓力曲線可以比較好地跟隨需求電流曲線。適當(dāng)?shù)卣{(diào)整顫振幅值，可以較好地消除離合器壓力曲線的波動。過大的顫振幅值可能會產(chǎn)生更大的波動，使閥芯受磨損。

測試中，調(diào)整顫振幅值的同時需要調(diào)整顫振頻率，使壓力曲線較好跟隨電流曲線，從而進(jìn)一步優(yōu)化P2C曲線。

經(jīng)過測試，每標(biāo)定一個電磁閥大概需要13 min，之前人工標(biāo)定一個電磁閥大概需要一天時間。為了方便后續(xù)的數(shù)據(jù)處理，需要對每一個電磁閥的每一組dither參數(shù)所對應(yīng)的P2C數(shù)據(jù)進(jìn)行標(biāo)識。以SS1開關(guān)閥為例進(jìn)行說明，將其dither參數(shù)作為標(biāo)識符：以幅值作為電磁閥的標(biāo)識，假設(shè)基準(zhǔn)幅值為100，首先取其0.5倍，即設(shè)置SS1的dither幅值為50，然后將所有可能的頻率值與幅值50進(jìn)行組合，得到幅值50對應(yīng)各頻率的dither組合數(shù)據(jù)；之后變換SS1的dither幅值為基準(zhǔn)幅值的0.75倍，即取值為75，再將所有可能的頻率值與幅值75進(jìn)行組合，得到幅值75對應(yīng)各頻率的dither組合數(shù)據(jù)；……；通過不斷迭代，將幅值與頻率的所有可能取值進(jìn)行組合測試。如此可以通過標(biāo)識符來檢索各P2C數(shù)據(jù)，當(dāng)所有電磁閥標(biāo)定完成后，將測試數(shù)據(jù)保存并轉(zhuǎn)化為.mat文件。

2 數(shù)據(jù)處理

得到標(biāo)定數(shù)據(jù)后進(jìn)行處理得到每一個電磁閥匹配的最優(yōu)dither參數(shù)。MATLAB利用標(biāo)識符及循環(huán)語句對上述25組P2C數(shù)據(jù)進(jìn)行批量處理，利用eval函數(shù)將各電流臺階下的壓力數(shù)據(jù)存儲到數(shù)組中，并對每一個壓力臺階計算方差，之后利用循環(huán)語句對25組P2C數(shù)據(jù)的每一個電流臺階所對應(yīng)的壓力數(shù)據(jù)的方差進(jìn)行橫向?qū)Ρ?，如圖7所示。

注：Pn為各電流臺階對應(yīng)的壓力方差的最小值。

通過對比，圖7中B曲線在前2個電流臺階處的壓力方差值最小，將方差最小的P2C數(shù)據(jù)所對應(yīng)的dither組合作為該壓力臺階的最優(yōu)解，得到所有電流臺階下dither的最優(yōu)組合0（幅值）、1（頻率），對0、1進(jìn)行4次多項(xiàng)式擬合，得到0=40×4+30×3+20×2+10×+00，1=41×4+31×3+21×2+11×+01，其中，為電流值。將圖2、圖3中電流值0、100、200、300、400、500、600、700、800、900、1 000、1 500依次代入擬合式，得到所對應(yīng)的幅值與頻率的擬合結(jié)果，如圖8所示，第2行為幅值擬合結(jié)果，第4行為頻率擬合結(jié)果。

圖8 電磁閥最優(yōu)dither組合

3 結(jié)束語

本文采用VISION接口函數(shù)實(shí)現(xiàn)了在MATLAB中對TCU標(biāo)定量的讀寫，完成了液力自動變速器電磁閥的自動標(biāo)定及后處理，提高了電磁閥標(biāo)定效率，并節(jié)省了人工成本，文中所用方法為后續(xù)自動化測試提供了方向性參考。

[1]肖文穎，姜立標(biāo).變速器電液系統(tǒng)分析及顫振電流控制[J].機(jī)床與液壓，2014，42（10）：140-143.

[2]吳窮，劉志慧.基于COM技術(shù)的Matlab接口研究與應(yīng)用[C]//第19屆中國過程控制會議論文集(2). 2008：391-393.

2022-09-29

1002-4581（2023）01-0026-04

U463.22+1

A

10.14175/j.issn.1002-4581.2023.01.007