濕式DCT離合器半結合點自學習控制策略研究

戴冬華，熊英勇

10.16638/j.cnki.1671-7988.2021.022.012

濕式DCT離合器半結合點自學習控制策略研究

戴冬華，熊英勇

（安徽江淮汽車集團股份有限公司技術中心，安徽 合肥 230601）

文章介紹了一種濕式雙離合器自動變速箱離合器半結合點自學習控制策略。通過變速箱實際工作時，離合器壓力控制閥的壓力和電流特性在半結合點附近的非線性關系，以離合器壓力斜率為判斷依據，找到準確的半結合點，并通過整車測試驗證，證明了該策略的快速、準確和穩定的特點。

雙離合器；半結合點；自學習；壓力電流曲線；控制策略

引言

雙離合器自動變速箱（DCT）作為近年來應用最為廣泛的自動變速箱之一，其結構原理也已經被人熟知。按照離合器工作環境進行分類，可以分為干式DCT和濕式DCT[1]。

其中，濕式DCT通過油冷的方式進行離合器冷卻，變速箱使用過程中，由于離合器摩擦片的磨損，離合器的半結合點（即Kiss-Point，下文統稱KP）將會發生變化，如果控制系統無法自動調節KP，將會影響到變速箱的工作性能[2]。另外，由于KP是離合器自身的固有特性，即使是兩個結構和材料相同的離合器，KP也會存在偏差。所以，為了確保變速箱軟件的控制精度以及變速箱的工作性能，進行KP自學習對于濕式DCT軟件控制至關重要[3]。

本文以某公司的一款濕式DCT為例，介紹一種快速、準確、穩定的KP自學習控制策略。

1 設計原理

濕式DCT各個系統正常工作所需的壓力由HCU（Hydr- aulic-Control-Unit液壓模塊控制單元）提供。HCU上有不同的電磁閥，各個電磁閥控制對象均不相同，其中CPCV（Clutch-Pressure-Control-Valve）主要負責控制離合器壓力。該電磁閥屬于線性閥，其P-I特性（壓力和電流的特性關系）是正比例線性關系，即壓力隨著電磁閥電流增大而線性增大。但是在濕式DCT系統中，該電磁閥與離合器通過油道相連，受到阻尼及離合器充油的影響，該電磁閥實際的P-I特性，在離合器KP附近并不是線性的，其P-I特性曲線在KP附近類似于圓弧，而當壓力高于KP的時候，P-I特性又成正比例線性關系，如圖1所示。

本文所述的KP自學習策略的設計原理就是利用變速箱系統中CPCV閥實際的P-I特性在KP附近的非線性關系，以該區域內離合器壓力變化斜率不斷增大為判斷條件，當壓力變化斜率增大至KP點所對應的壓力斜率時，此時的離合器壓力即為該離合器的KP值。

圖1 DCT變速箱系統中P-I特性曲線

2 控制策略設計

依據上述原理進行KP自學習策略設計，設計遵循國際通用的V型開發流程，從需求、策略設計、建模、仿真測試、代碼集成和編譯、實車測試等方面開展并最終完成策略開發[4-5]。本文重點對策略設計和實車測試進行介紹說明。

2.1 控制目的和需求

本策略設計目的和需求主要是：利用CPCV的P-I特性在KP附近的變化，以離合器壓力斜率為判斷依據，實現離合器KP自學習功能。

2.2 離合器KP自學習控制

為實現上述目的，設計離合器KP自學習流程分為7個階段，初始化、CPCV電流控制、KP學習、KP校驗、KP存儲、錯誤報警、完成退出。

圖2 離合器KP自學習流程

各個階段的具體作用如下：

（1）初始化階段：檢查變速箱工作狀態是否滿足進入自學習的條件，并且初始化自學習相關的控制參量和測量參數。

（2）CPCV電流控制：通過對CPCV施加線性增大電流得到CPCV的實際P-I特性曲線，同時KP自學習過程的電磁閥控制均在該階段完成，是KP自學習策略的核心控制階段。

（3）KP學習：由于KP附近離合器實際壓力斜率不斷增大，當該斜率大于或者等于KP所對應的離合器壓力斜率時，該斜率對應的當前時刻的離合器壓力即為該離合器的KP。該階段主要是壓力信號處理和計算過程，是KP自學習策略的核心計算過程。

（4）KP校驗：檢測學習的KP值是否在限定的范圍內，判斷KP自學習結果的有效性。

（5）KP存儲：學習成功后，將最終學習結果寫到特定區域，從而軟件可以調用該值。

（6）錯誤報警：整個學習過程通過時間計數，若在規定時間內仍未完成自學習，則進入到錯誤報警模塊。

（7）完成結束：學習結束，退出自學習控制。

本文重點對CPCV電流控制和KP學習兩個核心控制過程進行詳細介紹。

2.3 CPCV電流控制策略設計

圖3所示即為CPCV電流控制階段的控制流程圖，主要分為兩大部分。

圖3 CPCV電流控制階段流程圖

第一部分是計算min和max（min和max分別指的是最小理論KP值和最大理論KP值所對應的CPCV電流值），電流控制方式是從0 mA開始以定斜率線性增大電流至，參見下圖4。

圖4 第一部分電流控制示意圖

第二部分是進行KP自學習，控制方式是利用第一部分得到min和max，先請求恒定電流min并且穩定時間后，以定斜率1線性增大電流至max，參見下圖5中電流曲線。

圖5 KP學習過程示意圖

第一部分是為第二部分控制做準備，以實現第二部分的精確控制，同時提高第二部分KP學習的效率和準確度。

2.4 KP學習過程控制策略設計

KP學習過程實際上是CPCV電流控制第二部分的離合器壓力信號處理和計算的過程，如圖6所示，即為KP學習過程的示意圖。

圖6 KP學習過程控制流程圖

首先通過過濾得到相對穩定的離合器壓力0，再通過0及其前一時刻值的差值，運用平均值過濾方法得到離合器壓力變化斜率0，由于斜率0在整個控制過程中一直在增大，所以當斜率0等于或者大于時（為KP所對應的離合器壓力斜率），斜率0對應的離合器壓力即為KP的自學習值，參見下圖6。

3 實車測試

將集成好的控制軟件刷寫到變速箱控制單元（TCU）中，并在某款搭載雙離合器自動變速箱的整車上對離合器KP自學習控制策略進行驗證。驗證主要是基于設計目標和需求，分為兩部分[6]。（1）功能測試驗證，確認KP自學習功能是否按照設計意圖實現；（2）性能驗證；驗證學習結果的準確性和穩定性。

3.1 功能測試驗證

功能測試驗證的主要目的是驗證KP自學習是否按照設計意圖實現。在測試前，需要設置前文所述的相關參數，具體參數設定如下：理論KPmax設為280 kPa，理論KPmin設為200 kPa，設為500 mA，和1均設為100 mA/s，設為500 ms，設為35。參數設置完成后，開始進行測試。

測試結果如圖7所示，首先請求CPCV電流按照100 mA/s（）的斜率增大至500 mA（），得到KPmin對應的電流值min為390 mA，KPmax對應的電流值max為450 mA，再請求CPCV電流為0 mA，從數據及實際測試結果看，該過程與CPCV電流控制策略第一部分設計相符。然后是KP自學習階段電流控制，請求CPCV電流為固定值390 mA（min），并穩定500 ms（），然后再按照100 mA/s（1）的斜率增大至450 mA（max），從數據中可以看出，該過程共完成3次，即完成3次KP自學習，且最終得到KP值為253 kPa，該過程與CPCV電流控制策略第二部分設計相符，并且最終得到了有效KP值，所以經過整車測試，KP自學習功能按照設計意圖實現。

圖7 功能測試驗證結果

3.2 性能測試驗證

上一節已經確認KP自學習功能按照設計意圖實現，該節主要驗證KP自學習結果的準確性和多次學習的穩定性。

下圖8是基于自學習后的KP值進行整車靜態充油和蠕動測試的數據，從數據上可以看出，在離合器充油過程中，發動機轉速沒有出現被拖拽的現象，所以可以判斷出自學習得到KP值不偏大；在蠕動測試過程中，從松制動到輸入軸轉速不為0的過程時間共計0.64 s，即蠕動響應時間為0.64 s，優于標準值1 s，所以通過蠕動響應時間，可以判斷出自學習得到的KP值也不偏小，所以該值即為所需要的KP值，同時體現了該方法進行自學習的準確性。

圖9是進行30次KP自學習的數據，從數據上可以看出，30次自學習的學習結果，KP最大值為256 kPa，KP最小值為252 kPa，波動范圍為±2 kPa。依據整車測試標定經驗，KP波動范圍在±5 kPa以內，不會影響整車駕駛性和軟件控制精度，而本策略可以將KP波動范圍控制在±2 kPa以內，優于±5 kPa，體現了該方法進行自學習的穩定性。

圖8 整車靜態充油和蠕動測試

圖9 30次KP自學習測試

4 結束語

本文介紹了一種濕式DCT的離合器KP自學習方法，利用變速箱實際工作時，離合器壓力控制閥的壓力和電流特性在KP附近的非線性關系，以離合器壓力斜率為判斷依據，找到準確的KP值。本策略不需要變速箱完成基礎標定，同樣也不需要控制軟件具備準確的電磁閥參數，就可以進行KP自學習。另外，由于雙離合器自動變速箱兩個離合器相互獨立，所以該自學習方法可以兩個離合器同時進行，大大提升自學習效率。

本文通過模型的設計，將生成后的代碼下載到變速箱控制器中，在整車中對該策略進行了實車驗證，基于設計目標和需求，通過功能實現、性能驗證兩個方面，證明了該策略達到了設計目標。

該濕式DCT的離合器KP自學習方法，可以應用在變速箱EOL下線，同樣也可以應用在整車正常駕駛過程中，通過該方法可以提升了變速箱軟件控制精度，保證了變速箱在全生命周期內具備良好和穩定的工作性能。

[1] 王燁,張友皇,朱成.濕式DCT自動變速箱離合器冷卻流量控制策略的研究應用[J].汽車實用技術,2017(17):1.

[2] 中國第一汽車股份有限公司.濕式雙離合器自動變速器離合器半接合點的自適應方法:中國,CN201710168198[P/OL].2017-06-20 [2018-05-28].http://www.vipzhuanli.com/pat/books/201710168198.8/2.html.

[3] 徐石安,江發潮.汽車離合器—汽車設計叢書[M].北京:清華大學出版社,2005:200-210.

[4] 陳然,孫東野,劉永剛.雙離合器式自動變速箱建模與控制系統仿真[J].重慶大學學報(自然科學版),2010,33(09):1-7.

[5] 張祥,楊志剛,張彥生.汽車AMT系統的Matlab/Simulink建模與仿真[J].系統仿真學報,2007,19(14):3339-3343.

[6] 譚浩強.C程序設計[M].第四版.北京:清華大學出版社,2010.

Research of Clutch Kiss-point a Daption Control Strategy for Wet DCT

DAI Donghua, XIONG Yingyong

( Technical center,Anhui Jianghuai Automobile Group Co., Ltd., Anhui Hefei 230601 )

This document introduces a kind of wet dual clutch automatic transmission kiss-point adaption control strategy. The pressure and current characteristic curves of clutch pressure control valve is nonlinear relationship near the kiss-point during the gearbox is normally working, according to the clutch pressure gradient, find the correct kiss-point finally,the strategy has already tested on the vehicle, and proved the quickness, accuracy and stability of the strategy.

Double clutch; Kiss-point; Adaption; Pressure-current curve; Control strategy

B

1671-7988(2021)22-49-04

U463.221

B

1671-7988(2021)22-49-04

CLC NO.: U463.221

戴冬華（1989.11—）男，學士學位，就職于安徽江淮汽車集團股份有限公司技術中心。

安徽省重點研究與開發項目-新型商用車AMT產品開發（201904a05020023）。