一種電動(dòng)AMT換擋位置自調(diào)整控制方法研究

李森　喬運(yùn)乾　翟靈瑞　翟蕓翎　解西鳳

【摘? 要】本文介紹一種在電動(dòng)AMT換擋過(guò)程出現(xiàn)堵轉(zhuǎn)時(shí)通過(guò)位置自調(diào)整實(shí)現(xiàn)換擋的方法。該方法在滿足換擋沖擊度要求的前提下，采取先恒定占空比然后通過(guò)正負(fù)斜率的控制方法沖破堵轉(zhuǎn)位置，若該方法失效，則控制執(zhí)行機(jī)構(gòu)進(jìn)行位置回退自調(diào)整，以縮短再次重新進(jìn)入整個(gè)換擋過(guò)程的時(shí)間，并提高換擋單次成功率和AMT換擋可靠性。

【關(guān)鍵詞】堵轉(zhuǎn)；位置自調(diào)整；換擋成功率

中圖分類號(hào)：U469.72? ? 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A? ? 文章編號(hào)：1003-8639（ 2023 ）09-0043-03

Research on a Self-Adjusting Control Method for Shifting Position of Electric AMT

LI Sen，QIAO Yunqian，ZHAI Lingrui，ZHAI Yunling，XIE Xifeng

（Weichai Power Co.，Ltd.，Weifang 261001，China）

【Abstract】This paper introduces a method to realize shifting of electric AMT by position self-adjustment when there is gridlock during shifting. Under the premise of meeting the requirements of shift impact，the method adopts the constant duty ratio and then the positive and negative slope control method to break through the lock-blocking rotation position. If this method fails，the position of the actuator is self-adjusted to shorten the time of re-entering the whole shift process，and improve the single success rate of shift and the reliability of AMT shift.

【Key words】locked-rotor；self-adjusting position；success rate of shift

作者簡(jiǎn)介

李森（1986—），碩士，工程師，研究方向?yàn)樾履茉凑嚋y(cè)控與標(biāo)定。

純電動(dòng)AMT是電控機(jī)械式自動(dòng)變速器的簡(jiǎn)稱，是一種在齒輪變速器基礎(chǔ)上加裝控制器的系統(tǒng)。AMT可根據(jù)車速、油門、駕駛員命令等參數(shù)確定最佳擋位，控制原來(lái)由駕駛員人工完成的摘擋、掛擋以及調(diào)速等操作，最終實(shí)現(xiàn)換擋過(guò)程的操作自動(dòng)化[1]。目前常見(jiàn)的AMT系統(tǒng)換擋控制方法如圖1所示[2-3]，其主要由降扭矩、摘擋、選擋調(diào)速、掛擋等階段組成。

1? AMT換擋過(guò)程分析

掛擋階段結(jié)合套的位置變化可以大體分為6步進(jìn)行，分別是摘空擋、預(yù)同步、同步、解鎖、嚙合、換擋完成等過(guò)程[4]。AMT換擋過(guò)程示意如圖2所示。

在掛擋過(guò)程中，結(jié)合套與目標(biāo)齒嚙合過(guò)程中存在如圖3所示的情況。換擋時(shí)，無(wú)論處于哪種情況都與控制精度、MCU調(diào)速過(guò)程以及變速器硬件等有直接關(guān)系，且由于各種外界因素的制約，不能保證每次換擋都能處在某種特定的情況中，因此除了在④的情況下，均可能造成換擋沖擊、異響，甚至出現(xiàn)打齒的現(xiàn)象。同時(shí)，在①～③的情況下，可能存在堵轉(zhuǎn)的現(xiàn)象，導(dǎo)致單次換擋成功率降低。

2? 自調(diào)整控制策略

由于換擋過(guò)程調(diào)速、堵轉(zhuǎn)等原因均可能造成掛擋失敗、沖擊異響等現(xiàn)象，本文通過(guò)優(yōu)化控制策略，提出一種換擋過(guò)程中位置堵轉(zhuǎn)時(shí)自調(diào)整的方法，提高在換擋過(guò)程中的單次成功率。自調(diào)整控制策略流程圖如圖4所示，主要部分詳見(jiàn)圖中描述。

2.1? 堵轉(zhuǎn)的判定

通過(guò)換擋電機(jī)的電流輸出以及位置變化情況，確定是否存在堵轉(zhuǎn)現(xiàn)象。當(dāng)輸出的電流大于規(guī)定值、當(dāng)前位置與上一個(gè)步長(zhǎng)值的差值大于規(guī)定值、當(dāng)前位置與前N個(gè)步長(zhǎng)位置值的差值大于規(guī)定值時(shí)，確定換擋電機(jī)處于堵轉(zhuǎn)狀態(tài)。

2.2? 位置變化判定

當(dāng)系統(tǒng)存在占空比且換擋電機(jī)電流大于標(biāo)定值，當(dāng)前位置與上一個(gè)步長(zhǎng)位置之間差值的絕對(duì)值大于標(biāo)定值時(shí)，認(rèn)為位置發(fā)生變化。

2.3? 補(bǔ)救措施

在確認(rèn)堵轉(zhuǎn)后，首先增大占空比至標(biāo)定值（固定占空比一段時(shí)間至T1后，然后按照斜率K1控制增大，最終輸出占空比為最大值Max并維持一段時(shí)間至T3）；若上述方法無(wú)效（位置無(wú)變化處于堵轉(zhuǎn)狀態(tài)），采取與之相反的方法進(jìn)行，即減小占空比至標(biāo)定值（固定占空比一段時(shí)間至T4后，然后按照斜率K2控制減小，最終輸出占空比為最小值Min并維持一段時(shí)間至T6）。在此過(guò)程中，任何階段出現(xiàn)位置變化脫離堵轉(zhuǎn)狀態(tài)時(shí)，即可退出補(bǔ)救措施階段進(jìn)入下一階段；若計(jì)數(shù)次數(shù)（計(jì)數(shù)次數(shù)=進(jìn)入狀態(tài)1的次數(shù)+進(jìn)入狀態(tài)2的次數(shù)）大于等于規(guī)定值M，則報(bào)出相應(yīng)的故障后直接進(jìn)入回退過(guò)程。

2.4? 回退值確定

判定是否能沖破該位置值，若能則不進(jìn)入回退階段，沖破該位置值后進(jìn)入正常的掛擋流程（在滿足換擋沖擊度的前提下；若否，在正常換擋流程中將沖擊度因素作為占空比作補(bǔ)償）；若不能沖破該位置值，則進(jìn)入回退階段，回退時(shí)以目標(biāo)擋位位置值與空擋位置差值的一半的絕對(duì)值作為基準(zhǔn)，當(dāng)大于該值時(shí)回撤N1個(gè)步長(zhǎng)，否則回撤N2個(gè)步長(zhǎng)，最大限制值為空擋位置，該方法簡(jiǎn)單有效。

2.5? 回退效果

在電機(jī)調(diào)速滿足要求的前提下，若能進(jìn)行回退，說(shuō)明功能實(shí)現(xiàn)，回退階段結(jié)束后，按照滿足沖擊度的掛擋流程進(jìn)行，提高單次換擋成功率，否則按照斜率K3增大占空比至最大值，若換擋位置出現(xiàn)變化則按照滿足沖擊度的掛擋流程進(jìn)行，否則說(shuō)明機(jī)構(gòu)卡滯，報(bào)出相應(yīng)故障，進(jìn)行處理。

3? 試驗(yàn)驗(yàn)證

將控制策略通過(guò)Simulink-RTW生成代碼，下載到控制器并在不同變速器系統(tǒng)中進(jìn)行驗(yàn)證。

圖5是在6擋AMT系統(tǒng)中進(jìn)行驗(yàn)證，從圖5中可以看出：變速器在4擋換5擋過(guò)程中，換擋位置在2200mV左右時(shí)出現(xiàn)堵轉(zhuǎn)，按照上述給定的控制策略增大占空比后發(fā)現(xiàn)位置變化，進(jìn)入正常的換擋過(guò)程；在換擋階段末期（1900mV左右時(shí)），由于電機(jī)電流超過(guò)限定值，進(jìn)行回退策略，回退后再進(jìn)行換擋，順利完成整個(gè)換擋過(guò)程，整個(gè)換擋過(guò)程時(shí)間約1.2s。

圖6是在2擋AMT系統(tǒng)中進(jìn)行驗(yàn)證，其中圖6a為正常換擋過(guò)程。從圖6b可以看出，變速器在2擋降1擋過(guò)程時(shí)，掛擋過(guò)程中（在3482mV左右時(shí)）出現(xiàn)堵轉(zhuǎn)情況，在增大占空比無(wú)效的情況下采取自調(diào)整策略進(jìn)行回退，回退位置至3400mV，然后順利完成換擋動(dòng)作；從圖6c可以看出，TCU進(jìn)行了2次回退動(dòng)作后順利完成換擋，從而提高換擋單次成功率，增加AMT系統(tǒng)的可靠性。

圖7為換擋位置信號(hào)放大圖。其中，圖7a為正常情況下的換擋曲線圖，圖7b為異常情況下進(jìn)行自調(diào)整的換擋曲線對(duì)比圖。

4? 結(jié)束語(yǔ)

通過(guò)位置自調(diào)整控制策略，可實(shí)現(xiàn)電動(dòng)AMT換擋出現(xiàn)堵轉(zhuǎn)時(shí)，通過(guò)補(bǔ)救措施對(duì)換擋過(guò)程繼續(xù)進(jìn)行控制，在補(bǔ)救措施失效的情況下進(jìn)行位置回退的自調(diào)整策略，提高單次換擋的成功率，縮短再次重新進(jìn)入整個(gè)換擋過(guò)程的時(shí)間，提高了AMT產(chǎn)品可靠性。

參考文獻(xiàn)：

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[4] 魏光璞，李守成，趙立軍，等. 并聯(lián)式混合動(dòng)力客車AMT換擋過(guò)程分析及其驗(yàn)證[J]. 機(jī)械制造與自動(dòng)化，2016（5）：201-203.

（編輯? 凌? 波）