CN101788381A

CN101788381A - Amt变速器仿真平台

Info

Publication number: CN101788381A
Application number: CN200910045720A
Authority: CN
Inventors: 黄智明; 雷国辉; 叶德金; 储爱华
Original assignee: Shanghai Maple Automobile Co Ltd
Current assignee: Jiangxi Dingsheng New Material Technology Co ltd
Priority date: 2009-01-22
Filing date: 2009-01-22
Publication date: 2010-07-28
Anticipated expiration: 2029-01-22
Also published as: CN101788381B

Abstract

一种AMT变速器仿真平台，其中，所述AMT变速器仿真平台包括：电子控制单元和变速器电液系统，所述变速器电液系统包括液压控制子系统、离合器控制子系统、选档控制子系统和换档控制子系统。本发明所要求保护的AMT变速器仿真平台能对AMT变速器包括离合器分离或接合、摘档、选档和换档在内的整个换档过程进行仿真。

Description

AMT变速器仿真平台

技术领域

本发明涉及AMT变速器仿真平台。

背景技术

随着汽车技术的迅猛发展，出现了多种形式的车辆自动变速装置，主要有：液力机械式自动变速器(AT)、机械式无级变速器(CVT)以及电控机械式自动变速器(AMT)。其中，AMT变速器结合自动变速器的自动换挡和手动变速器传动效率高的特点，具有目前汽车工业发展所要求的高燃油经济性、低排放和保护现有手动变速器生产投资等优点，正受到各汽车厂商的青睐。

图1显示现有技术AMT变速器中离合器的仿真系统示意图。如图1所述，包括油箱10、定量泵11、电机12、比例溢流阀13、过滤器14、单向阀15、压力表16、离合器油缸17、比例流量阀18、离合器位置传感器19。其中，定量泵11用于从油箱10中抽取燃油，提供系统所需的流量。比例溢流阀13起调节油压和稳定油压的作用。离合器油缸17可以分成左、右二个腔室170、171，其中，右腔室171包括活塞172、活塞推杆173以及设于活塞推杆173上的负载弹簧174。比例流量阀18可以电控方式实现对流量的节流控制，使得流量作用于左腔室17，离合器位置传感器19用于感测活塞172的位置，进而根据所述位置得到对应的负载弹簧174的阻力大小。在进行仿真试验时，通过控制比例流量阀18，使压力油进入离合器油缸17的左腔室，压力油克服负载弹簧174的阻力推动活塞推杆173右移，离合器位置传感器19检测活塞推杆173的位置，根据离合器位置传感器19的检测结果，仿真出对应所述负载弹簧174的离合器膜片弹簧的负载阻力，实现离合器位置的闭环控制。

然而，上述AMT变速器中离合器的位置控制仿真系统存在下列的问题：

1、液压系统试验台的效率低。液压系统恒压源由定量泵和比例溢流阀组成。在进行液压系统试验时，定量泵始终处于工作状态，有大量的压力油通过比例溢流阀卸载流回油箱，导致液压系统试验台的效率低；2、弹簧的负载阻力大小不能控制。在弹簧安装完毕之后，因为弹簧刚度和弹簧预压缩量不变，所以弹簧的负载阻力是按照固定的斜率线性变化的。由于不同型号离合器的膜片弹簧的负载阻力是不一样的，而且是非线性的，为了满足AMT变速器电液仿真试验台的通用性，仿真出不同型号离合器的膜片弹簧的负载阻力，因此有必要使离合器的负载阻力可控。3、液压系统试验台功能单一。如图1所示，液压系统试验台只能仿真AMT变速器实现离合器的位置控制。如果想要实现AMT变速器换挡过程的仿真，其中换档过程中更包括有摘挡、选挡以及进挡等动作，则必须重新再设计制作一个液压试验台。另外，所述液压系统试验台更不可能对AMT变速器的控制算法进行验证，完成AMT变速器电液系统仿真试验。

发明内容

本发明提供一种AMT变速器仿真平台，解决现有技术中无法对AMT变速器换档过程进行仿真的问题。

本发明提供一种AMT变速器仿真平台，包括：电子控制单元、油箱、电机、定量泵；还包括离合器控制子系统、选档控制子系统和换档控制子系统；所述离合器控制子系统包括：

离合器控制油缸，包括左腔室和右腔室；

与左腔室连接、受电子控制单元控制的比例流量阀；

与右腔室连接的离合位置传感器；所述比例流量阀受电子控制单元控制，用于根据离合位置传感器所感测的实际位置与预设的目标位置来调控左腔室中的流量，使得所述实际位置达到目标位置；

所述选档控制子系统包括：

选档控制油缸，包括左腔室和右腔室；

与左腔室连接第一开关阀；

与右腔室连接的选档位置传感器和第二开关阀，所述第一、第二开关阀受电子控制单元控制，用于根据选档位置传感器所感测的实际位置与预设的目标位置来分别调控左、右腔室中的压力，使得所述实际位置达到目标位置；

所述换档控制子系统包括：

换档控制油缸，包括左腔室和右腔室；

与左腔室连接的第二比例压力阀；与右腔室连接的换档位置传感器和第三比例压力阀，所述第二、第三比例压力阀受电子控制单元控制，用于根据换档位置传感器所感测的实际位置与预设的目标位置来分别调控左、右腔室中的压力，使得所述实际位置达到目标位置。

可选地，还包括信号传感单元组，所述信号传感单元组中包括多个传感器，用于将感测的信息传送至电子控制单元。

可选地，所述多个传感器包括节气门开度传感器、曲轴转速传感器和车速传感器。

可选地，所述离合器控制子系统还包括设于离合器控制油缸的右腔室的第一比例压力阀，用于对右腔室的油压进行控制，以根据汽车类型对离合器膜片弹簧的负载阻力进行仿真。

可选地，所述离合器控制子系统还包括设于离合器控制油缸的右腔室的第一压力传感器，用于检测所述右腔室的实际压力的第一压力传感器。

可选地，还包括用于调节油压和稳定油压的第二压力传感器和蓄能器。

可选地，所述第一、第二压力传感器包括压电传感器。

可选地，在所述离合器控制油缸、选档控制油缸和换档控制油缸中包括有活塞，所述活塞将各油缸分隔为左、右腔室。

可选地，所述电子控制单元是采用PID算法

与现有技术相比，本发明所要求保护的AMT变速器仿真平台，可以对AMT变速器包括离合器分离或接合的摘档、选档和换档在内的整个换档过程进行仿真。

附图说明

图1显示现有技术AMT变速器中离合器的仿真系统的结构示意图；

图2显示本发明的AMT变速器仿真平台在一个实施例中的示意图；

图3显示本发明所提供的AMT变速器仿真平台中变速器电液系统的系统框图；

图4显示本发明AMT变速器仿真平台在一个实施例中的流程示意图。

具体实施方式

本法明的发明人发现，在现有技术中，一般的离合器的仿真系统的仿真功能单一，不能对AMT变速器的换档过程进行仿真。故本发明是提供一种AMT变速器的仿真平台。

下面结合附图对本发明的内容进行详细说明。

请参阅图2，显示本发明的AMT变速器仿真平台在一个实施例中的示意图。如图2所示，所述AMT变速器仿真平台包括信号传感单元组20、电子控制单元(Electronic Control Unit，ECU)21、受电子控制单元21控制的变速器电液系统22。

信号传感单元组20负责对整个发动机进行侦测，并将所述侦测的结果传送至电子控制单元21。在本实施例中，信号传感单元组20可以具体包括节气门开度传感器200、曲轴转速传感器201和车速传感器202，但并不以此为限，实际上，传感器的类型及数量可以根据仿真的实际需求而可作其他的变更，例如信号传感单元组20还可以包括曲轴位置传感器、凸轮轴位置传感器、进气温度传感器或水温传感器等。在实际应用中，信号传感单元组20中各传感器侦测对应组件，采集其相关的信息，并将所述信息以电信号的形式传输至电子控制单元21。

电子控制单元21用于接收信号传感单元组20中各传感器的检测信息，对所述信息进行分析，判断出各组件(例如离合器、变速器、发动机)的工作状态，并调用相应的控制指令来控制各组件(例如喷油器、油泵)执行正确的操作，使得换档时离合器、变速器或发动机处于最佳状态。电子控制单元21中预先存储有可发出对应控制指令的多个控制程序。在实际工程中，应用最为广泛的控制方法为比例、积分、微分控制，简称PID控制。在具体实现时，电子控制单元21可以是可编程控制器(PLC)，其利用闭环控制技术来实现PID控制。利用电子控制单元21进行PID控制会在如下具体实施例中予以描述。因电子控制单元21及PID控制的技术为本领域技术人员所熟知，故在此不再赘述。

变速器电液系统22是受电子控制单元21控制，用于根据电子控制单元21的控制指令执行相应的动作，实现AMT变速器换档过程的仿真。所述换档过程包括AMT变速器离合器的位置控制以及AMT变速器摘档、选档、进档的位置控制。

请另行参阅图3，其显示了本发明所提供的AMT变速器仿真平台中变速器电液系统22的系统框图。如图3所示，变速器电液系统包括液压控制子系统24、离合器控制子系统25、选档控制子系统26和换档控制子系统27。

液压控制子系统24起到控制供油的作用。在实际应用中，液压控制子系统24包括油箱240、定量泵241、电机242、过滤器243、压力传感器244、蓄能器245。

油箱240用于存储燃油。根据机动车所配置的发动机的实际情况，所述燃油可以包括汽油或柴油。

定量泵241相接于油箱240，用于从油箱240中抽取燃油并提供至其他组件，例如发动机。

电机242连接于定量泵241，用于将电能转换成机械能，带动定量泵241运作。

过滤器243设在定量泵241与油箱240之间，用于对燃油进行过滤。在本实施例中，过滤器243可以例如为滤网，但并不以此为限，在其他实施例中，其也可以包括过滤袋。

压力传感器244用于感测油压。

蓄能器245用于作为辅助油源，可以存储燃油。蓄能器245在压力传感器244感测到油压不稳，例如油压下降时，可以进行工作，补充油量，减少定量泵241供油，降低电机242功率，起到调节油压和稳定油压的作用。相对现有技术，通过蓄能器245的运作，在减小定量泵241的驱动功率、节约能源、降低噪声、降低设备运行成本等方面具有明显的改善效果。

另外，液压控制子系统24在定量泵241处还可以包括单向阀246。

由于液压控制子系统24中的各组件的技术为本领域技术人员所熟知，故在此不再赘述。

离合器控制子系统25包括离合器控制油缸250、比例流量阀251、离合位置传感器252、压力传感器253和比例压力阀254。

在离合器控制油缸250的内部设有活塞255，活塞255可以将离合器控制油缸250分隔为左、右二个腔室256、257。在本实施例中，在活塞255上还可以设有活塞推杆258。

比例流量阀251是设于左腔室256处，受电子控制单元21控制，用于对流量进行节流控制，将燃油提供至左腔室256。

离合位置传感器252、压力传感器253和比例压力阀254则设于右腔室257处。

离合位置传感器252用于感测离合器控制油缸250中活塞255的位置，在实际应用中，离合位置传感器252是通过感测活塞推杆258的位置来确定活塞255的位置，在离合位置传感器252感测到活塞255的位置信息后会将所述位置信息传送至电子控制单元21。

压力传感器253用于感测离合器控制油缸250中右腔室257的压力，并将与所述压力对应信息传送至电子控制单元21。

比例压力阀254是受电子控制单元21控制，用于对油压进行控制，将燃油提供至右腔室257。

在具体应用中，比例流量阀251和比例压力阀254分别设于离合器控制油缸250的左腔室256和右腔室257，使得包括有比例流量阀251、离合器控制油缸250和比例压力阀254的离合器控制子系统25可以构成闭环控制的一个压力环境，可以实现离合器位置控制的仿真。具体来讲，在离合位置传感器252感测到活塞255的位置信息后会将所述位置信息传送至电子控制单元21，电子控制单元21根据所述位置信息，通过一定的控制算法(在本实施例中可以为PID控制算法)，控制比例流量阀251，调整左腔室256中的燃油的流量，进而控制活塞255的位置。活塞255在离合器控制油缸250中的位置取决于左、右腔室256、257之间的压力差。即，当左腔室256的压力大于右腔室257时，活塞255就向右移动；当左腔室256的压力小于右腔室257时，活塞255就向左移动。活塞255在离合器控制油缸250中的位置具有不同意义，例如活塞255在离合器控制油缸250的左端时可以表示离合器接合，而在活塞255位于离合器控制油缸250中间的位置处时可以表示离合器分离。

选档控制子系统26包括选档控制油缸260、开关阀261、选档位置传感器262和开关阀263。

在选档控制油缸260的内部设有活塞264，活塞264可以将选档控制油缸260分隔为左、右二个腔室265、266。在本实施例中，在活塞264上还可以设有活塞推杆267以及设于活塞推杆上的负载弹簧(未标示)。

开关阀261是设于左腔室265处，而选档位置传感器262和开关阀263则设于右腔室266处。

开关阀261、263是受电子控制单元21控制，分别用于对左、右腔室265、266中的流量进行节流控制。

选档位置传感器262用于感测选档控制油缸260中活塞264的位置，在实际应用中，选档位置传感器262是通过感测活塞推杆267的位置来确定活塞264的位置，在选档位置传感器262感测到活塞264的位置信息后会将所述位置信息传送至电子控制单元21。活塞264在选档控制油缸260中的位置具有不同意义，假设所述AMT变速器具有以1、2、3、4、5、6标示的六档，则可以将活塞264位于选档控制油缸260的左端来表示1、3和5档，将活塞264位于选档控制油缸260的中间来表示摘档，而将活塞264位于选档控制油缸260的右端来表示2、4和6档。

在具体应用中，在选档位置传感器262感测到活塞264的位置信息后会将所述位置信息传送至电子控制单元21，电子控制单元21根据所述位置信息，通过一定的控制算法(在本实施例中可以为PID控制算法)，同时控制开关阀261、263，通过二者的流量调节，控制活塞264的位置。

换档控制子系统27包括换档控制油缸270、比例压力阀271、换档位置传感器272和比例压力阀273。

在换档控制油缸270的内部设有活塞274，活塞274可以将换档控制油缸270分隔为左、右二个腔室275、276，在本实施例中，在活塞274上还可以设有活塞推杆277以及设于活塞推杆上的负载弹簧(未标示)。

比例压力阀271是设于左腔室275处，受电子控制单元21控制，用于对油压进行控制，将燃油提供至左腔室275。

换档位置传感器272和比例压力阀273则设于右腔室276处。

换档位置传感器272用于感测换档控制油缸270中活塞274的位置，在实际应用中，换档位置传感器272是通过感测活塞推杆277的位置来确定活塞274的位置，在换档位置传感器272感测到活塞274的位置信息后会将所述位置信息传送至电子控制单元21。活塞274在换档控制油缸270中的位置具有不同意义，假设所述AMT变速器具有以1、2、3、4、5、6标示的六档，则可以将活塞274位于换档控制油缸270的左端来表示1和2档，将活塞274位于换档控制油缸270的中间来表示3和4档，而将活塞274位于换档控制油缸270的右端来表示5和6档。

比例压力阀273是受电子控制单元21控制，用于对油压进行控制，将燃油提供至右腔室276。

在具体应用中，换档位置传感器272感测到活塞274的位置信息后会将所述位置信息传送至电子控制单元21，电子控制单元21会将选档位置传感器中的位置信息和所述换档位置传感器272中的位置信息进行比对，通过一定的控制算法(在本实施例中可以为PID控制算法)，控制比例压力阀271、273，通过二者的油压调节，调整换档控制油缸270中活塞274的位置，使得其活塞274的位置所对应的变速器档位与选档控制油缸260中活塞274的位置所对应的变速器档位相一致，完成变速器的换档操作。

请参阅图4，其显示本发明AMT变速器仿真平台在一个实施例中的流程示意图。在本实施例中，是以AMT变速器完成整个换档操作为例进行说明的，但并不以此为限，在其他实施例中，所述流程可以根据实际情形，作其他的变更，例如增加或减少一部分的步骤，不应过分限制本申请的保护范围

结合图2至图4，首先执行步骤S100，电子控制单元21读取信号传感单元组20中各传感器的信息以及各位置传感器中的位置信息。在本实施例中，信号传感单元组20中各传感器包括节气门开度传感器200、曲轴转速传感器201、车速传感器202等。各位置传感器包括离合位置传感器252、选档位置传感器262和换档位置传感器272。所述各信号是以电信号形式传送至电子控制单元21，通过模数(A/D)转换器变成数字信号后，经过计算，判断出当前的发动机和变速器的工作状态。

接着执行步骤S101，电子控制单元21根据所读取的各种信息，判断是否需要换档。若需要换档，则进入下一步骤S102；反之，若不需要换档，则不作处理，返回。在本实施例中，变速器是否需要换档，就是根据所读取的信号，例如节气门开度信号和车速信号，来进行判断的。

当在步骤S101中判断需要进行换档时，则接着执行步骤S102。电子控制单元21通过PID控制算法，控制比例流量阀251，执行分离离合器的动作，通过调整左腔室256中燃油的流量，使得离合器控制油缸250中的活塞255向中间的位置移动。

在活塞255的移动过程中，在步骤S103中，离合位置传感器252实时感测活塞255的位置并将所述位置信息传送至电子控制单元21，以此来判断活塞255是否移动至对应分离器分离的中间的位置。若判断得到活塞255已移动至中间的，则令比例流量阀251保持稳定，并进入下一步骤S104；反之，若判断得到活塞255还未移动至中间的位置，则返回至步骤S102，直至确定所述位置信息表明活塞255已移动至离合器控制油缸250中表示离合器分离的中间的位置为止。

通过上述步骤S102和S103的往复执行，最终控制活塞255移动至离合器控制油缸250的中间的位置，实现将分离器予以分离。

接着进行步骤S104，电子控制单元21通过PID控制算法，控制比例压力阀271、273，执行摘档的动作，使得换档控制油缸270中的活塞274向中间移动。

在活塞274的移动过程中，在步骤S105中，换档位置传感器272实时感测活塞274的位置并将所述位置信息传送至电子控制单元21，以此来判断活塞274是否移动至对应摘档的中间的位置。

若判断得到活塞274已移动至中间的位置，则令比例压力阀271、273保持稳定，并进入下一步骤S106；反之，若判断得到活塞274还未移动至中间的位置，则返回至步骤S104，直至确定所述位置信息表明活塞274已移动至离合器控制油缸250的左端为止。

通过上述步骤S104和S105的往复执行，最终可以完成摘档的动作。

执行步骤S106，电子控制单元21通过PID控制算法，控制开关阀261、263，执行选档的动作，使得选档控制油缸260中的活塞264移动至待换档的目标档位所对应的位置。

在活塞264的移动过程中，在步骤S107中，选档位置传感器262实时感测活塞264的位置并将所述位置信息传送至电子控制单元21，以此来判断活塞264是否移动至待换档的目标档位所对应的位置。

若判断得到活塞264已移动至目标档位所对应的位置，则令开关阀261、263保持稳定，并进入下一步骤S108；反之，若判断得到活塞264还未移动至目标档位所对应的位置，则返回至步骤S106，直至确定所述位置信息表明活塞264已移动至目标档位所对应的位置为止。

通过上述步骤S106和S107的往复执行，最终可以完成选档的动作。

执行步骤S108，电子控制单元21通过PID控制算法，控制比例压力阀271、273，执行进档的动作，使得换档控制油缸270中的活塞274移动至待换档的目标档位所对应的位置。

在活塞274的移动过程中，在步骤S109中，换档位置传感器272实时感测活塞274的位置并将所述位置信息传送至电子控制单元21，以此来判断活塞274是否移动至待换档的目标档位所对应的位置。

若判断得到活塞274已移动至目标档位所对应的位置，则令比例压力阀271、273保持稳定，并进入下一步骤S110；反之，若判断得到活塞274还未移动至目标档位所对应的位置，则返回至步骤S108，直至确定所述位置信息表明活塞274已移动至目标档位所对应的位置为止。

通过上述步骤S108和S109的往复执行，最终可以完成进档的动作。

执行步骤S110，电子控制单元21通过PID控制算法，控制比例流量阀251，执行接合离合器的动作，通过调整左腔室256中燃油的流量，使得离合器控制油缸250中的活塞255向左端移动。

在活塞255的移动过程中，在步骤S111中，离合位置传感器252实时感测活塞255的位置并将所述位置信息传送至电子控制单元21，以此来判断活塞255是否移动至对应分离器接合的左端的位置。若判断得到活塞255已移动至左端，则令比例流量阀251保持稳定；反之，若判断得到活塞255还未移动至左端，则返回至步骤S110，直至确定所述位置信息表明活塞255已移动至离合器控制油缸250中表示离合器接合的左端为止。

通过上述步骤S110和S111的往复执行，最终控制活塞255移动至离合器控制油缸250的左端的位置，实现将分离器予以接合。

通过上述各步骤，可以完成所述AMT变速器换档过程的仿真。

现以一个具体实例来对上述AMT变速器进行的换档仿真进行详细说明。

假设AMT变速器当前的档位为2档，电子控制单元21根据信号传感单元组20中各传感器的信息，现欲将AMT变速器的档位调整为4档。首先，控制比例流量阀251，通过调整左腔室256中燃油的流量，使得离合器控制油缸250中的活塞255移动至中间的位置，完成离合器的分离；接着，控制比例压力阀271、273，使得换档控制油缸270中的活塞274移动至中间的位置，完成摘档动作；接着，控制开关阀261、263，使得选档控制油缸260中的活塞264由2档所对应的左端移动至待换档的目标档位4档所对应的中间的位置，完成选档的动作；接着，控制比例压力阀261、263，使得换档控制油缸270中的活塞274移动至待换档的目标档位4档所对应的右端的位置，完成进档的动作；最后，控制比例流量阀251，通过调整左腔室256中燃油的流量，使得离合器控制油缸250中的活塞255移动至左端的位置，完成离合器的接合。通过上述步骤，完成了整个选档过程的仿真。

虽然本发明己以较佳实施例披露如上，但本发明并非限定于此。任何本领域技术人员，在不脱离本发明的精神和范围内，均可作各种更动与修改，因此本发明的保护范围应当以权利要求所限定的范围为准。

Claims

1.一种AMT变速器仿真平台，包括：电子控制单元和变速器电液系统，其特征在于，变速器电液系统包括液压控制子系统、离合器控制子系统、选档控制子系统和换档控制子系统；

所述液压控制子系统用于控制供油，包括油箱、定量泵、电机；

所述离合器控制子系统包括：

离合器控制油缸，包括左腔室和右腔室；

与左腔室连接、受电子控制单元控制的比例流量阀；

所述选档控制子系统包括：

选档控制油缸，包括左腔室和右腔室；

与左腔室连接第一开关阀；

所述换档控制子系统包括：

换档控制油缸，包括左腔室和右腔室；

2.根据权利要求1所述的AMT变速器仿真平台，其特征在于，还包括信号传感单元组，所述信号传感单元组中包括多个传感器，用于将感测的信息传送至电子控制单元。

3.根据权利要求2所述的AMT变速器仿真平台，其特征在于，所述多个传感器包括节气门开度传感器、曲轴转速传感器和车速传感器。

4.根据权利要求1所述的AMT变速器仿真平台，其特征在于，所述离合器控制子系统还包括设于离合器控制油缸的右腔室的第一比例压力阀，用于对右腔室的油压进行控制，以根据汽车类型对离合器膜片弹簧的负载阻力进行仿真。

5.根据权利要求1所述的AMT变速器仿真平台，其特征在于，所述离合器控制子系统还包括设于离合器控制油缸的右腔室的第一压力传感器，用于检测所述右腔室的实际压力。

6.根据权利要求1所述的AMT变速器仿真平台，其特征在于，所述液压控制子系统还包括用于调节油压和稳定油压的第二压力传感器和蓄能器。

7.根据权利要求5或6所述的AMT变速器仿真平台，其特征在于，所述第一、第二压力传感器包括压电传感器。

8.根据权利要求1所述的AMT变速器仿真平台，其特征在于，在所述离合器控制油缸、选档控制油缸和换档控制油缸中包括有活塞，所述活塞将各油缸分隔为左、右腔室。

9.根据权利要求1所述的AMT变速器仿真平台，其特征在于，所述电子控制单元是采用PID算法。