湿式双离合变速箱的嵌入式测控系统的设计与实现

摘要

众所周知，变速箱是汽车传动体系中的关键组成部分之一，而双离合器变速箱(DoubleClutch Transmission，DCT)是近年来新发展的一种热门变速箱，它既保留了手动变速箱(Mechanical Transmission，MT)和电控机械式自动变速箱(Automatic MechanicalTransmission，AMT)的优点，比如高效化的传动效率、简单化的结构、低廉化的成本等，同时又克服了MT和AMT换挡动力中断的固有缺陷，可实现无动力中断换挡等操作，并为广大驾驶员带来更方便的操作及更舒适的体验。因此，DCT既是目前变速箱行业研究的热点，也是以后汽车自动变速箱发展的新方向。
　　目前，DCT及其关键技术被美国和德国的少数几家企业牢牢的垄断在手中，同时许多其他国家也都投入了大量的人力物力来研究DCT及其关键技术。而我国对于DCT及其关键技术的探究尚处于起步阶段，部分高校和相关企业都纷纷开展了DCT及其关键技术的研究，但多数仍处于软件仿真的阶段，离真正的应用和投入市场还有相当大一段距离。我国大部分汽车企业的自动变速箱都严重依赖进口，因此对DCT及其关键技术进行深入研究，开发出一套具有自主知识产权的DCT测控系统，对于打破国外的技术垄断以及提高我国汽车行业的整体技术水平和增强市场竞争力具有重要意义。
　　本文以上海大众公司DCT360变速箱作为测量和控制对象，开发设计出一套有自主知识产权的针对湿式双离合变速箱的试验台架系统，主要研究工作如下:
　　首先，针对双离合自动变速箱广泛搜集资料，了解国内外的发展和研究现状，并系统的进行整理与总结。在此基础上，剖析DCT360变速箱的各项性能指标和参数，对整个系统方案进行规划，提出DCT控制系统的总体设计方案，并对其中所涉及到的关键技术及难点进行研究。
　　然后，在第一步的基础上，结合以往的科研经验，开发设计出了基于LabVlEW的上位机系统、基于STM32F103单片机驱动TLE8242-2G的下位机系统，以及NI公司cRIO-9014系列的操作系统作为测试下位机，结合传感器及其他组件形成一个完整的测控系统。其中上位机系统保证了所有的试验操作都在监控下进行，数据采集、液压站控制、试验流程控制、参数设置、传感器标定、数据浏览、报表生成等操作均可由上位机完成，操作简单方便。下位机测控系统则是本系统设计研究的核心部分，也是双离合变速箱的关键技术所在。本次设计中开发出的湿式双离合变速箱电磁阀控制及数据采集系统，主要是针对变速箱中的电磁阀（包括比例阀、数字阀、开关阀等类型）的实时控制以及参数反馈，同时对变速箱里的压力传感器和位置传感器等参数进行采集。
　　最终，在试验台架上对由上海大众公司提供的DCT360变速箱进行调试，分别进行了(1)利用温控箱对变速箱使用环境模拟试验;(2) DCT360变速箱驱动试验;(3) DCT360变速箱换挡操作试验。试验中，观察电磁阀的控制情况并记录各项参数，记录相应的传感器的信号采集情况，同时对换挡过程中的离合器压力进行测试并将数据绘制成曲线，经大众汽车研发中心研究员鉴定，本测控系统可以实现对DCT的相关模拟量和数字量进行精确、高速的采集，对电机、电磁阀等部件进行正确操作，实现正确无误的换挡及其他测试操作。

目录

摘要

第一章 绪论

1．1 课题背景和研究意义

1．2 国内外研究现状

1．3 本文的主要内容及论文结构

第二章 DCT控制系统的总体设计及关键技术

2．1 引言

2．2 DCT变速箱的结构分析

2．2．1 变速箱结构特点

2．2．2 变速箱工作过程

2．3 DCT控制系统的总体设计

2．3．1 机械部分

2．3．2 测控系统

2．4 系统关键技术

2．4．1 比例阀驱动技术

2．4．2 PWM控制技术

2．5 本章小结

第三章 变速箱控制系统硬件框架

3．1 引言

3．2 信号采集模块

3．3 阀驱动模块

3．3．1 主控制器

3．3．2 比例电磁阀工作原理

3．3．3 电流反馈环控制

3．3．4 阀驱动

3．4 CAN总线模块

3．5 硬件抗干扰设计

3．6 本章小结

第四章 变速箱控制系统软件设计

4．1 引言

4．2 信号采集模块

4．3 阀驱动模块

4．3．1 驱动芯片特点

4．3．2 SPI通讯协议

4．4 CAN通讯模块

4．4．1 CAN发送流程

4．4．2 CAN接收流程

4．5 上位机软件界面及功能

4．5．1 登录界面

4．5．2 测试主界面

4．5．3 控制策略设定界面

4．5．4 电流控制设定界面

4．5．5 列表上传设定界面

4．5．6 压力控制设定界面

4．5．7 偏移量设定界面

4．5．8 流量控制设定界面

4．6 本章小结

第五章 系统调试

5．1 引言

5．2 温控箱试验

5．2．1 温控箱低温试验

5．2．2 温控箱高温试验

5．2．3 低温工况下带负载温度变化情况

5．2．4 高温工况下带负载温度变化情况

5．3 DCT360变速箱驱动试验

5．4 DCT360变速箱换挡试验

5．5 离合器压力测试

5．6 电流波形连续控制测试

5．7 本章小结

第六章 总结与展望

参考文献

致谢

攻读学位期间完成的科研成果

声明