淺析電磁閥dither調試的過程與方法

姚萌，張保良，楊士先

（安徽江淮汽車集團股份有限公司，安徽 合肥 230601）

淺析電磁閥dither調試的過程與方法

姚萌，張保良，楊士先

（安徽江淮汽車集團股份有限公司，安徽 合肥 230601）

在基于電控液動的自動變速箱中，有一項很重要的參數，它的合適與否影響著變速箱控制的精準度，甚至直接影響了整車的駕駛性，這個參數就是電磁閥的dither。文章在大量的測試過程中，總結了dither調試的過程與方法，為dither的研究提供了依據。

dither；電磁閥；調試；方法

CLC NO.:U469.7 Document Code: A Article ID: 1671-7988 (2017)13-147-03

前言

隨著自動變速箱的發展，各種類型的變速箱百花齊放，各有所長。而在基于電控液動控制的自動變速箱中，液壓系統作為電控TCU和終端執行元件的橋梁，其凸顯的作用也越來越大。如何精確有效的執行TCU發出的指令，并最終達到所預期的效果，將是液壓系統一個長期的研究方向。

電磁閥作為液壓模塊的核心零部件，承擔著將電信號轉化為壓力信號的重任，它的控制精度決定了整個液壓模塊的控制精度。為了提高電磁閥的控制精度，在電磁閥的應用匹配過程中，引入了一個重要的參數，它就是dither 。

1 電磁閥dither概述

圖1 某電磁閥內部結構簡圖

電磁閥內部有兩個重要的零部件，閥芯和閥套。閥芯在閥套內部運動的過程中，產生的摩擦阻力可分為兩種：第一種，閥芯與閥套初始處于相對靜止的狀態，當電流發生變化時，閥芯需要克服閥芯閥套間的靜摩擦力f靜，直至閥芯開始運動；第二種，閥芯與閥套初始處于相對運動的狀態，閥芯則需要克服閥芯閥套間的滑動摩擦力f滑。很明顯 f靜遠大于f滑，在第二種狀態下，閥芯的響應速度也遠大于第一種狀態。

為了使電磁閥在工作過程中始終處于第二種狀態，我們引入了dither的概念。

Dither，也叫顫振，是指在TCU發出的電流信號中加入的一種周期性變化的信號，使電磁閥在工作過程中，電磁閥的閥芯呈現一種周期性的運動，電磁閥的閥芯與閥套會始終處于相對運動的狀態，大大提高電磁閥的響應速度。

圖2 dither概念圖

Dither信號通常為正弦信號，其他信號也可以，如圖1所示。其中chopper是指TCU電流的基頻，通常為3000HZ，在基頻的基礎上，加入一定頻率與幅值的dither信號，最終形成的即是TCU發出的實際電流信號。

電磁閥不加dither也可以正常工作，加入dither能夠提高電磁閥的性能，其主要意義如下：

■ 減小摩擦阻力，降低滯環；

■ 減小產品的啟動死區，增大控制范圍；

■ 提高響應速度，同時可以減少電磁閥卡滯。

2 Dither調試的思路

■ 第一步，dither的初選：基于TCU能夠實際發出的dither信號，同時依據dither調試的頻率及幅值經驗值范圍，選取其中多組dither組合；

■ 第二步，dither的粗調：在各個溫度點下，初步排除壓力波動大、響應慢的dither組合；

■ 第三步，dither的精調：在各個溫度點下，從第二步的結果中調試出壓力抖動最小、磁滯最小的dither組合；

■ 第四步，dither的驗證：在各個電流點下，驗證第三步的選取的dither在全溫度段壓力的平穩性，驗證無問題則dither調試合格，若存在問題則返回第三步，反復調試驗證，直至選出最佳dither組合；

3 Dither調試的原則

經過大量的dither調試過程，發現在調試過程中需要遵循一定的原則，如下所示：

■ 選取的dither必須是TCU實際能夠發出的dither組合；

■ 選取的dither組合應避免與電磁閥產生共振；

■ Dither選取要遵循壓力波動小、磁滯小、響應速度快的原則；

■ 在同一個溫度點內，使用相同的頻率；

■ 在全溫度段內，各個溫度點的頻率盡量保持一致，若確實要變動，則需保證頻率的連續性，不可使用跳變的頻率；而幅值可以作為壓力補償的一種方法；

■ 最終選取的dither必須增加樣本進行驗證，保證dither應用的一致性。

4 Dither調試的過程

4.1 Dither初選

TCU所能發出的部分dither如表1所示，幅值與頻率并非是連續的值，而是特定的一些值，通過這些不連續的值的組合，TCU實際可以發出幾百組dither組合。

表1 TCU的部分dither選取范圍

Dither頻率的經驗值范圍：60Hz～150Hz（取決于設備能力），dither幅值的經驗值范圍：0mA～250mA（取決于設備能力）。結合經驗值，初步選出幾十組dither組合，如表2所示：

表2 初選的部分dither

4.2 Dither粗調

粗調時選擇step電流控制方式，各個臺階的電流點及保持時間的設置根據電磁閥實際工況決定，如圖3所示。

圖3 step電流控制方式

按-30℃，-20℃，-10℃，0℃，20℃，30℃，40℃，60℃，90℃，120℃設置溫度點，在每個溫度點測試初選出的不同dither組合。為了能夠提高測試效率，最好能夠編成自動測試程序，2-3次測試過完所有的溫度點和dither組合。

觀察壓力變化情況，剔除壓力波動大、響應慢的dither組合，初步篩選出每個溫度點下的合適dither組合，判定標準如下：

壓力波動：

圖4 壓力波動評價標準

在同電流點下穩定壓力的最大、最小壓力之差P1＜10 kpa。（時間大于1s）。

4.3 Dither精調

精調時仍然選擇step電流控制方式，以粗調時選擇的dither組合為基礎，進行區域性的修正，具體方法如下：

■ 針對粗調dither組合的表現，進行頻率與幅值的修正，修正分兩步，粗修及精修；

■ 粗修：調整±50Hz和±50mA，得到一個壓力抖動、磁滯均表現最理想的dither頻率和幅值；

■ 精修，調整±20Hz和±20mA，進一步得到一個壓力抖動、磁滯均表現最理想的dither頻率和幅值；

■ 以上兩個步驟在不同的溫度下，需重復進行。一般情況下溫度升高時，主要降低dither幅值，其次升高dither頻率；溫度下降，主要降低dither頻率，其次升高dither幅值。

■ 調試出的dither組合僅作為在對應工況（溫度、負載、電流點等）下的最佳dither組合。精調時的評價標準如下所示：1）壓力抖動：

圖5 壓力抖動評價標準

在穩定壓力下，相鄰幾個壓力采集點最大、最小壓力之差P2＜8 kpa。（時間小于100ms內）。

2）磁滯

圖6 磁滯評價標準

各電流點下的磁滯小于25kpa。

4.4 Dither驗證

驗證時仍然采用step電流控制方式，主要驗證各個電流點的壓力隨溫度的跳變情況，如圖5所示，是某電磁閥的dither驗證數據，表中縱坐標是各個溫度點相對與40℃的壓力補償值。

圖7 某電磁閥的dither驗證數據

在每個溫度點驗證精調時所選出的dither組合，觀察同一個電流點下，壓力隨溫度的變化情況，如果壓力變化范圍在目標范圍內，則此組dither即為所需要的dither；如果壓力變化范圍超出目標范圍，則返回第三步，重新精調dither，反復驗證，直至調試出最佳dither組合。

dither驗證的標準如下所示：

■ 優：溫度補償值在±5kpa以內

■ 良：溫度補償值在±10kpa以內

■ 差：溫度補償值超出±10kpa

Dither調試最終的結果是一組在不同溫度點、不同電流點下的dither組合，如表3所示：

表3 某電磁閥部分dither組合表

5 總結

在電磁閥的應用匹配過程中，dither的調試是其中一項不可或缺的一環。選取一組合適的dither，有利于提高電磁閥的控制精度，提高變速箱的性能，乃至提高整車的駕駛性。本文闡述了電磁閥dither的概念及意義，并基于大量的測試及調試過程，總結了電磁閥dither的調試過程與方法，為電磁閥dither的研究提供了重要參考，對于電磁閥的應用具有重要研究意義。

[1] 范存德.液壓技術手冊.［M］.1版.沈陽∶遼寧科學技術出版社, 2004.5.

[2] 陸敏恂,李萬莉.流體力學與液壓傳動.［M］.上?！猛瑵髮W出版社, 2006.2.

A brief Analysis on the process and method of the dither debugging about electromagnetic valve

Yao Meng, Zhang Baoliang, Yang Shixian
( Anhui Jianghuai Automobile group Co. Ltd., Anhui Hefei 230601 )

There is a very important parameter in the automatic transmission based on the electronic control hydraulic fluid, and its suitability affects the control precision of the transmission, even the driving performance of the whole vehicle. Its name is dither. Based on a large number of testing process, this paper summarizes the process and method of the dither debugging about the electromagnetic valve, which provides an important reference for the research of the dither.

dither; electromagnetic valve; debugging; method

U469.7

A

1671-7988 (2017)13-147-03

10.16638/j.cnki.1671-7988.2017.13.051

姚萌，就職于江淮汽車技術中心。