双离合器自动变速器电控单元研究与开发

摘要

双离合器自动变速器(DCT，Dual Clutch Transmission)是平行轴式手动变速器发展而来的一种新型的自动变速器，具有传动效率高、成本低、易于制造等优点，同时比传统自动变速器具有更好的燃油经济性。但是双离合器的核心技术基本被国外企业垄断，特别是变速器的电控单元技术更是被国外少数几家企业垄断。
　　 电控系统是DCT中知识密集度最高的重要组成部分，其性能直接影响汽车换档品质、经济性及动力性，是DCT研发的攻关难点。本文围绕DCT的TCU(变速器电子控制单元)硬件设计开发及其支撑软件进行了深入的研究。主要研究内容包括：
　　 ①在分析了双离合器自动变速器工作原理和结构特点的基础上，确定了DCT电控系统的总体方案，分析了执行机构方案，完成了传感器的选型，确定了电控系统的软硬件结构，为电控单元(TCU)的设计开发奠定了基础。
　　 ②根据DCT电控系统的结构和控制方式，完成了电控单元主控芯片的选型，制定了电控单元的总体方案。并根据总体设计方案，完成了电控单元内部电路设计和印制电路板设计。
　　 ③根据汽车电控系统特殊的工作环境条件和对可靠性要求高的特点，对电控单元进行了机械结构设计、电磁兼容性分析设计、热分析设计以及可靠性分析等分析设计，通过对以上分析设计来提高电控系统的可靠性。
　　 ④对TCU的底层驱动软件以及实时操作系统进行了设计，通过对TCU底层软件的开发，为TCU硬件系统提供了良好的接口，可以使应用层软件方便稳定的在TCU上运行。
　　 ⑤对所设计的电控单元软硬件进行了实验分析研究，包括三个方面：组件测试、系统集成以及在线标定设计。

目录

文摘

英文文摘

声明

1绪论

1.1引言

1.2自动变速器的控制系统分析

1.3双离合器自动变速器

1.3.1现有DCT产品的结构型式及技术特点

1.3.2 DCT控制系统的特点及关键技术

2 DCT电控系统方案设计

2.1 DCT结构分析

2.2 DCT的换挡控制分析

2.2.1换挡规律分析

2.2.2离合器转矩计算与换挡中离合器控制分析

2.3执行机构方案

2.4传感器选型

2.5硬件系统设计方案

2.5.1电控单元设计要求

2.5.2硬件系统接口设计

2.6软件系统设计方案

2.7本章小结

3 DCT电控单元硬件电路设计

3.1硬件系统设计的原则

3.2主控芯片的选型及性能分析

3.3电控单元硬件电路设计

3.3.1硬件电路设计框架

3.3.2电源模块设计

3.3.3主控电路设计

3.3.4信号采集输入电路

3.3.5功率驱动电路

3.3.6通信接口电路

3.4 PCB设计

3.5本章小结

4 DCT电控单元硬件的可靠性设计

4.1 TCU的振动分析

4.2 TCU热分析与热设计

4.2.1 TCU的热分析

4.2.2分析结果与热设计优化

4.3 TCU的可靠性分析

4.4.1可靠性分析的方法

4.4.2 TCU硬件的可靠性分析

4.6本章小结

5 实时操作系统与底层软件组件设计

5.1 SD-OSEK实时操作系统的设计

5.1.1 OSEK/VDX规范的分析

5.1.2基于μC／OS-Ⅱ的OSEK OS设计

5.1.3 SD-OSEK在TMS320F2812上的移植

5.3 TCU驱动程序的设计

5.3.1系统设置

5.3.2信号输入通道设置与信号处理驱动程序

5.3.3输出通道设置与输出处理

5.3.4通信设置与数据转换

5.4 CCS编译环境与软件编译

5.3.1软件编译环境

5.3.2软件编译与代码生成

5.5本章小结

6 系统的集成测试与标定

6.1硬件系统与底层软件组件的测试

6.1.1硬件电气特性的测试

6.1.2功能模块的测试

6.2 TCU系统集成测试

6.2.1软件与硬件的集成

6.2.2传感器、TCU与执行器的集成

6.3系统的初步标定

6.4本章小结

7 结 论

致 谢

参考文献

附 录