基于双重设计目标的AMT离合器起步控制方法研究

摘要

电控机械式自动变速器(Automatic Mechanical Transmission)是从传统机械式手动变速器基础上改造而成的自动变速器,取消了手动变速器的离合器踏板,加上微机控制的自动操纵系统实现其换挡的自动化,由ECU单元控制一个机器人系统完成离合器操作和选换挡动作。由于没有改变传统离合器和变速器结构,AMT既保留了手动变速器传动效率高、制造成本低、结构简单和生产继承性好等特点,又具有液力自动变速器(AT)操控简单的优点,但也存在和MT类似的控制问题。
　　在AMT控制的关键技术中,起步控制是AMT控制技术的一个难点。在起步过程中,既要车辆行驶平稳无冲击,又要保证离合器使用寿命尽量减小起步滑摩功。因此,离合器起步控制性能的好坏直接影响到汽车起步品质和离合器摩擦片的使用寿命。本文对AMT离合器起步控制进行了以下几个方面的分析和研究:
　　①介绍了自动变速器的发展和如今市场上主要的几种自动变速器,分析了电控机械式自动变速器的组成、分类、工作原理以及控制关键技术,总结了国内外电控机械式自动变速系统的发展历史和研究现状。
　　②介绍了离合器的基本结构、功用和工作原理,分析了离合器起步接合过程以及离合器起步控制评价指标冲击度和滑摩功。采用发动机恒转速起步控制方法对汽车起步离合器接合过程进行仿真分析。仿真结果表明,以冲击度作为设计指标的恒转速控制策略满足了汽车起步平顺性的要求。但是在某些油门开度下,离合器接合产生的起步滑摩功过大,引起起步温升过高将影响到离合器使用寿命,严重时会导致离合器工作不稳定甚至失效,影响汽车行驶安全性。
　　③针对发动机恒转速控制策略存在的问题,提出双重设计目标的离合器起步控制方法,即在充分体现驾驶员意图的情况下,以冲击度和滑摩功作为制定离合器起步控制策略的设计指标,实现对离合器起步的综合控制。
　　④理论分析了离合器接合速度和发动机目标转速对车辆起步过程滑摩功的影响,并通过Matlab/Simulink仿真软件对理论分析进行了验证。
　　⑤根据双重设计目标的离合器起步控制策略,对离合器起步控制进行了仿真分析。仿真结果表明基于双重设计目标的离合器起步控制策略能有效控制车辆起步时冲击度和滑摩功,满足起步平顺性和温升要求。
　　⑥分析了汽车坡道起步与水平路面起步离合器各控制参数的变化,从理论上分析了汽车坡道起步对离合器接合过程产生滑摩功的影响,通过 Matlab/Simulink仿真软件对车辆坡道起步进行仿真验证。最后采用双重设计目标的离合器起步控制策略对汽车坡道起步进行了仿真分析,仿真结果表明冲击度和滑摩功均满足车辆起步平顺性和温升要求。