基于AVL-DRIVE系統的乘用車雙離合變速器換擋品質評價分析

【歡迎引用】 吳文文， 郭玉鳳， 費員軍. 基于AVL-DRIVE系統的乘用車雙離合變速器換擋品質評價分析[J]. 汽車文摘，2024（XX）： X-XX.

【Cite this paper】 WU W W， GUO Y F， FEI Y J， et al. Evaluation and Analysis of DCT Driving Shift Quality Based on AVL-DRIVE System[J]. Automotive Digest （Chinese）， 2024（XX）： X-XX.

【摘要】為了解決搭載雙離合變速器車輛在低速行駛狀態下易出現頓挫現象的問題，提升動力響應能力以及換擋品質，本文以某款雙離合變速箱乘用車為研究對象，基于AVL-DRIVE駕駛性評價系統，在不同駕駛模式下對其進行換擋測試。結果表明，不同的駕駛模式下換擋品質存在較大差異，針對評分較低的項目進行分析并提出優化策略，為汽車制造商改進整車品質提供可靠依據。

關鍵詞：DCT變速器；駕駛舒適性；換擋品質；AVL-DRIVE；整車品質

中圖分類號：U467.1+1" "文獻標志碼：A" DOI： 10.19822/j.cnki.1671-6329.20230277

Evaluation and Analysis of DCT Driving Shift Quality Based on AVL-DRIVE System

Wu Wenwen， Guo Yufeng， Fei Yuanjun

（CATARC Automotive Test Center （Tianjin） Co.， Ltd， Tianjin 300300）

【Abstract】 To address the problem of jerking phenomenon experienced by dual-clutch transmission vehicles at low speeds and to enhance dynamic response capabilities and shift quality， this paper investigates a specific passenger car equipped with a dual-clutch transmission. Utilizing the AVL-DRIVE driving quality evaluation system， shift tests are conducted under various driving modes. The results indicate significant differences in shift quality across different driving modes. Analysis is performed on the items with lower ratings， and optimization strategies are proposed， providing a reliable basis for automobile manufacturers to improve the overall vehicle quality.

Key words： DCT transmission， Driving comfort， Gear shifting quality， AVL-DRIVE， Vehicle quality

0 引言

在汽車工業發展過程中，用戶對于汽車的需求已經超越了單純的交通工具，更追求駕駛的樂趣和舒適體驗。換擋操作是汽車運行中一個技術要求較高的過程，涉及多個部件的精密配合。若換擋過程中部件間配合不順暢，會導致沖擊和振動，影響車內乘員的舒適度[1]。換擋品質作為衡量整車駕駛性能的重要指標之一，直接反映了整車產品品質，并且對駕乘人員的主觀感受產生顯著影響。

目前，整車駕駛性的研究以基于AVL-DRIVE進行實車試驗為主，AVL-DRIVE是一個用于客觀測量車輛駕駛性的工具。王揚武等[2]介紹了AVL-DRIVE駕駛性評價系統在整車性能對標與目標設定以及駕駛性開發中的應用。王勐等[3]以陜汽F3000牽引車為研究對象，基于AVL-DRIVE進行電控機械式自動變速器（Automated Mechanical Transmission， AMT）系統駕駛性能的測試，并對測試結果進行評估分析，找出發現了車輛在某些駕駛性能方面存在的不足。林彥名等[4]將主觀評價結果和AVL-DRIVE的駕駛性客觀測試結果對比，結果表明AVL-DRIVE能夠精確識別出駕駛性問題，為工程師提供優化方向及依據，從根本上提升了工程師評審的準確度和置信度。陳銘等[5]利用AVL-DRIVE系統結合測試的加速度、電流、控制器局域網（Controller Area Network，CAN）信號對車輛駕駛性進行客觀測試與評估，使駕駛性問題可視化，通過分析客觀數據得出車輛差異點及問題點，制定不同工況下的差異化目標。

目前，基于AVL-DRIVE針對換擋品質進行的研究仍較少。本研究通過在車輛上安裝加速度傳感器，結合AVL-DRIVE駕駛性評價系統對某車型雙離合變速器（Dual Clutch Transmission，DCT）換擋品質進行客觀評價，并借助AVL-DRIVE評價系統進行評分。針對該樣車在某些工況下得分較低的情況，對比分析相關的表征參數，定量分析評分存在差距的原因。最后通過主客觀評價相關性分析驗證換擋品質客觀量化描述與評價的有效性和實用性。

1 AVL-DRIVE駕駛性評價系統

1.1 硬件配置

AVL-DRIVE駕駛性評價系統主要包括傳感器、驅動控制單元、診斷接口連接線束和計算機。測試前將加速度傳感器分別布置于車輛質心、駕駛室地板和前橋等位置，以采集試驗過程中車輛的加速度信號。汽車座椅導軌與車身底盤為剛性連接，使三向加速度傳感器可以水平固定在座椅軌道上，此安裝方式確保了縱向加速度方向與車輛行駛方向的一致性，可以準確記錄車輛的縱向加速度變化。振動加速度傳感器可安裝于車輛地板、轉向盤轉向管柱、駕駛員頭枕以及左前輪下擺臂，用于測量車輛在不同工況下的振動以及路面激勵所產生的振動[6]。電流傳感器可安裝于蓄電池總回路，用于評估發動機起動怠速的相關工況[5]。硬件連接方式如圖1所示。

1.2 軟件配置

軟件配置過程涉及5個精細化步驟：（1）車輛基本信息配置，主要包括發動機類型、輪胎型號、載荷分配以及變速器類型等信號。（2）信號通道的設置：主要包括采集的振動加速度、發動機轉速、車速、擋位以及加速踏板開度等信號與CAN信號相匹配。（3）環境變量的設置：主要包括環境溫度氣壓和車輛載荷。（4）對傳感器零點位置、踏板位置、擋桿位置以及擋檔位信號進行標定。（5）進行整車滑行阻力測試，計算滑行阻力系數，并將其輸入到軟件中。通過以上步驟，完成測試前的準備工作，即可進一步開展駕駛性評價工作。

2 車輛測試及數據處理

2.1 車輛測試

在AVL-DRIVE軟件中，根據預設的客觀測試工況以及測試需求確定的工況，進行了緩踩油門加速工況、恒定車速行駛工況、起步加速工況、換擋工況以及Kickdown工況下的測試。軟件系統根據測試工況指標進行評分[7]，評分結果反映出各項性能的優劣對比，具體評分標準見表1。

對表1中評價分數進行解義[8]。1～4分表示產品性能顯著低于用戶期望，所有用戶均對產品性能作出較差評價，產品在市場上缺乏競爭力。5～6分表示產品性能僅滿足用戶最基本的需求，但用戶滿意度極低，需進行性能改善。6～7分表示產品性能達到可接受水平，產品性能達到最低要求，部分用戶滿意度低，產品在市場上的競爭力一般。7～8分表示產品性能良好，產品性能滿足開發要求，用戶滿意度較高。8～10分表示產品性能優異，具有顯著優勢，可以作為產品的主要賣點，在市場上受到強烈推薦。

2.2 駕駛性總體評價與分析

針對某次實車道路試驗，該樣車駕駛性總體評價及駕駛主模式評價結果如表2所示。每項測試工況還細分為各自的子項目，如換擋工況包括滑行降擋、加速升擋、加速降擋以及Kickdown換擋工況等。二級項目包含三級子項目，如加速升擋工況指標由響應延遲、換擋時間、嚙合沖擊以及轉速超調量等評價指標組成。這些指標對加速升擋工況的得分影響通過權重分數體現。

該樣車在某些性能方面存在改進空間，尤其體現在換擋性能方面。在起步二級子項目中（圖2），可以得知分值較低的評價指標是Response delay和Engagement steadiness。

換擋工況，共包含6個子模式工況[10]，其中Kick down/Tip in downshift子模式得分最低，對換擋品質影響最為顯著（圖3）。其中Traction reduction、Ax increase delay、Ratio change steadiness、shock和Shift duration評價指標評分較低，導致該子模式評價分值較低。

評價指標Traction reduction是指換擋過程中動力中斷造成的縱向加速度下降。若擋位變換跨度較大，如由6擋降至3擋，動力變速器中斷現象尤為明顯。如圖4所示，踩下油門踏板后由6擋降至3擋，動力中斷造成縱向加速度降低部分的積分值為2.07 km/h。期間縱向高頻振動較大，離合器完全結合瞬間造成的縱向加速度反向波動的幅值相對較大，車輛抖動較為明顯，整體表現出該車輛的換擋品質極差。如圖5所示，在快踩油門降擋過程中變速器由4擋降至2擋的縱向加速度延遲最大，且車輛的換擋指令發出后至換擋動作完成所需時間較長，整體表現出該車輛在換擋過程中的頓挫感比較強烈，使駕駛員體驗感較差。

通過數據對比分析發現車輛在執行換擋指令后，發動機的扭矩輸出不穩定，導致車輛的加速度輸出不平穩，產生較大波動。波動在車輛上被放大，表現為換擋過程中抖動感強烈、擋位切換不平順以及明顯的頓挫感。為了改善這一現象，可以調整控制發動機扭矩的策略，改善車輛換擋后扭矩輸出不穩定的問題。通過優化離合器接合的控制策略，實現發動機扭矩特性與車輛負荷特性的匹配，從而減輕或消除車輛抖動現象。

3 結束語

AVL-DRIVE評價系統能夠實現主觀評價與客觀測試數據的有效聯系，對車輛的整體性能進行全面評估。該駕駛性評價系統中的評價體系是由具有多年豐富經驗的主觀評價工程師基于對不同車型的大量主觀評價以及客觀測試數據構建而成。此外，子集項目中的評分是通過多個單項事件依據各自的權重計算方法綜合計算得出，以計算整體的評價得分。在本次測試項目中，針對AVL-DRIVE駕駛評價系統評分較低的項目進行了分析，使駕駛性能的主觀感受能夠追溯到客觀測試數據上，找出分值較低的原因。

同時，AVL-DRIVE評價系統可以通過與同級別車型的橫向對比以及對同類車輛的縱向對比，識別影響DCT車輛駕駛性能換擋品質的關鍵因素。針對得分較低的換擋模式，能夠發現影響DCT車輛駕駛性換擋品質的關鍵因素，有助于提高DCT車輛的換擋品質，為車輛改進和性能提升提供方向。

參 考 文 獻

[1] 龔毅， 常健， 蔡永明. 基于某車型的換擋品質優化方法研究[J]. 汽車零部件， 2021， 158（8）： 72-75.

[2] 王揚武， 于程成， 張書光， 等. AVL-DRIVE在DCT車輛駕駛性評估中的應用[C]// 第十六屆河南省汽車工程科技學術研討會論文集. 鄭州： 河南省汽車工程學會， 2019： 163-165.

[3] 王勐， 崔偉. 基于AVL-DRIVE的AMT駕駛性能評價[J]. 農業技術與裝備， 2015（6）： 24-26.

[4] 林彥名， 蔣賢芳， 蔣華梁. 基于駕駛性主觀評價和AVL-Drive客觀測試的整車駕駛性主客觀評價方法[J]. 時代汽車， 2022， 393（21）： 13-15.

[5] 陳銘， 黃炯， 魏喜樂. AVL DRIVE在整車駕駛性能開發的運用[J]. 汽車實用技術， 2021， 46（12）： 117-119.

[6] 孟斌， 夏佳磊， 嚴軍. 基于駕駛性客觀評價方法的某DCT車型起步改善研究[J]. 汽車科技， 2020， 280（6）： 8-12.

[7] 楊辰. 濕式DCT換擋過程離合器控制與優化研究[D]. 重慶：重慶理工大學， 2022.

[8] 褚天爭. DCT換擋品質主客觀評價一致性研究[D]. 長春：吉林大學， 2020.

[9] 馬安朋. 干式DCT換擋特性研究[D]. 重慶：重慶理工大學， 2016.

[10] 高云， 王寧. DCT車輛換擋品質評價指標分析系統的設計[J].機械傳動， 2013， 37（12）： 69-72.

（責任編輯 梵玲）