CN103529828A - 大功率自动变速器控制策略的测试系统及其测试方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种大功率自动变速器控制策略的测试系统，包括控制系统、固定台架、变频电动机，大功率自动变速器，以及与所述的大功率自动变速器输出传动连接的电力加载装置，所述的变频电动机与大功率自动变速器间、所述的大功率自动变速器与电力加载装置间均分别设置有扭矩和转速传感器，所述的扭矩和转速传感器、变频电动机、大功率自动变速器和电力加载装置分别与所述的控制系统连接。同时还公开了利用该测试系统的测试方法，动力装置为变频电动机，不采用发动机作为动力源。变频电动机可以实现恒转速、恒扭矩控制，易于控制，可以实现换挡规律等控制策略的精确控制，利于参数校正。

Description

大功率自动变速器控制策略的测试系统及其测试方法

技术领域

本发明涉及机械传动技术领域，特别是涉及一种大功率自动变速器控制策略的测试系统及其测试方法。

背景技术

大功率液力机械式大功率自动变速器是我国车辆传动技术领域一个重要方面，大功率自动变速器的水平很大程度上取决于控制系统的性能，与其它类型的变速器相比，大功率液力机械式大功率自动变速器的工作条件更为复杂，因此，其控制难度也更大，控制策略的好坏对车辆的各种性能都有着至关重要的影响。

控制策略的性能一般首先通过台架试验进行测试，但是由于传统的测试台架动力源为发动机、加载装置为液压系统，试验中发动机转速波动较大，且液压加载装置加载负荷精确度较低，特别是当发动机油门开度发生较大变化时，会引起整个测试系统转速、负荷等发生较大波动，对于控制策略的测试是极为不利的，因此，为提高控制策略测试的精确性与效率，需要采用一种精度更高、更易控制的大功率自动变速器换挡控制策略测试系统。

现有的自动变速器性能测试装置以及测试方法其动力源也采用了变频调速电机，但其测试方法并不适用于大功率自动变速器的测试，主要原因如下：一是其测试装置为移动式，不适合大功率自动变速器的测试，二是加载装置为磁粉加载器，对于大功率自动变速器，其加载能力远远不够；三是其数据采集器只是采集大功率自动变速器测试数据，四是没有设置转速、扭矩传感器，对大功率自动变速器性能测试时的数据采集不完整。

发明内容

本发明的目的是针对现有技术中存在的技术缺陷，而提供一种适应于测评大功率自动变速器控制策略的测试系统。

本发明的另一目的是针对现有技术中存在的技术缺陷，而提供一种能进行在线修改控制策略，提高测试效率的大功率自动变速器控制策略的测试方法。

为实现本发明的目的所采用的技术方案是：

一种大功率自动变速器控制策略的测试系统，包括控制系统、固定台架、固定设置在固定台架上的变频电动机，固定设置在所述的固定台架之上并与所述的变频电动机传动连接的大功率自动变速器，以及与所述的大功率自动变速器输出传动连接的电力加载装置，所述的变频电动机与大功率自动变速器间、所述的大功率自动变速器与电力加载装置间均分别设置有扭矩和转速传感器，所述的扭矩和转速传感器、变频电动机、大功率自动变速器和电力加载装置分别与所述的控制系统连接。

优选地，还包括与所述的电力加载装置连接并与所述的变频电动机电连接的电能反馈系统。

一种采用权利要求1所述的测试系统的测试方法，包括以下步骤：

1）将待测试的控制策略程序写入控制系统；

2）控制大功率自动变速器换挡手柄置于“D”挡或其它非“P”、“N”的挡位，并通过控制系统启动变频电动机以测试发动机启动控制策略，若变频电动机启动，则发动机启动控制策略存在错误之处，应立即停机进行控制程序修改，若仅当换挡手柄位于“P”或“N”挡位时，变频电动机才能启动，则此控制策略修改完毕，并进行储存；

3）控制换挡手柄位于“P”或“N”挡位，启动变频电动机，然后将电力加载装置加载，然后将换挡手柄置于“D”挡位，并逐步提高变频电动机转速，与此同时不断提高油门开度值，并通过控制系统采集大功率自动变速器各离合器、制动器油路油压以及各转速及扭矩传感器等数据，当变频电动机转速达到发动机额定转速，油门开度达到最大时，再逐渐降低变频电动机转速，并不断调低油门开度，同时控制系统也要时刻采集各种数据；

4）对采集的大功率自动变速器各油路油压、前后转速、转矩数据进行分析，分析各挡升挡规律、降挡规律是否合理，若不合理对相关控制策略参数进行修改，并重复步骤3，直到换挡规律较为合理为止；

5）对采集的大功率自动变速器动力输入端和动力输出端的转速及扭矩数据与换挡过程油压数据进行对比分析，分析各挡位换挡过程中换挡时机、换挡时间、油压变化、冲击度等以评价大功率自动变速器的换挡平顺性，并对控制策略中控制过程阶段参数、电磁阀占空比参数等进行修改，然后重复步骤3直至调试合格；

6）启动变频电动机后逐步提高变频电动机转速，与此同时不断提高油门开度值，分别在最高挡、次高挡等挡位时，在1.4s时间内将加载负荷增大到加载电机最大加载载荷的30%-60%以模拟不同制动强度下的制动力，以测试制动控制策略，控制系统采集大功率自动变速器各离合器、制动器油路油压以及前后转速及扭矩传感器等数据；

7）对采集的大功率自动变速器前后的转速及扭矩数据、制动过程各离合器油压数据进行对比分析，分析不同挡位制动、不同制动力情况下的挡位变化情况，并根据制动过程情况对控制程序中制动过程控制参数、闭锁离合器解锁等参数进行修改，然后重复步骤6，直至调试合格。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

（1）动力装置为变频电动机，不采用发动机作为动力源，变频电动机可以实现恒转速、恒扭矩控制，易于控制，可以实现换挡规律等控制策略的精确控制，利于参数校正。

（2）将大功率自动变速器控制器、数据采集系统等集成在一起，简化了测试系统，使各个部分的控制更加方便，实时的数据采集并在屏幕上显示，利于及时发现问题，并进行修正。

（3）加载装置采用电力加载装置，相比液压加载，加载负荷更加准确，控制更为简单，同时电力加载装置还可以实现零转速加载，便于模拟车辆起步工况。

（4）本测试系统能耗更低，电能反馈系统可以将大功率自动变速器输出的动力转化为电能直接反馈给变频电动机，节省了电力消耗。

（5）本测试系统安全性更高，控制系统设有紧急按钮，在发生意外情况时，可以直接按下，将整个测试系统停机。而采用发动机作为动力源、液压加载的方式，需要分步操作，容易发生事故。

附图说明

图1所示为本发明的测试系统结构示意图；

图2所示为本发明的控制系统结构示意图。

具体实施方式

以下结合附图和具体实施例对本发明作进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

如图1和2所示，本发明的大功率自动变速器的测试系统包括控制系统5、固定台架（图中未示出）、固定设置在固定台架上的变频电动机1，固定设置在所述的固定台架之上并与所述的变频电动机传动连接的大功率自动变速器3，以及与所述的大功率自动变速器输出传动连接的电力加载装置4，与所述的电力加载装置连接并与所述的变频电动机电连接的电能反馈系统6，所述的变频电动机与大功率自动变速器间、所述的大功率自动变速器与电力加载装置间均分别设置有扭矩和转速传感器2，即，包括分别设置在大功率自动变速器前后两侧的前扭矩和转速传感器和后扭矩和转速传感器。所述的扭矩和转速传感器、变频电动机、大功率自动变速器和电力加载装置分别与所述的控制系统连接。所述的控制系统包括变频电动机控制模块11、电力加载装置控制模块12、大功率自动变速器控制器13、数据采集模块14、油门开度模拟模块15和数据显示屏16，通过各控制模块分别控制各部件，可以有效进行多种控制的组合，有效提高测试效果。

具体来说，以变频电动机为动力源，可以实现恒转速和恒扭矩控制，用于驱动大功率自动变速器。转速及扭矩传感器用于采集变频电动机和大功率自动变速器输出转速和转矩，电力加载装置为电力测功机，用于给大功率自动变速器输出端施加阻力矩。因为采用加载电机，加载电机在处于扭矩运行模式时可以将来自大功率自动变速器的动力转化为电能，为节省能源，还包括与所述的加载电机电连接的电能反馈机构，所述的电能反馈机构与所述的变频电机电连接。需要指出的是，变频电动机、加载电机以及电能反馈机构构成一个闭环系统，加载电机为可以施加阻力矩的电动机，其可以在施加阻力矩的同时，将大功率自动变速器输出的动力转化为电力，此与现有技术类似，在此不再展开描述。

对于本发明来说，首先，制定大功率自动变速器控制策略，并编写控制策略程序，然后将换挡控制策略程序写入大功率自动变速器控制器。控制系统主要对变频电动机、大功率自动变速器换挡过程、电力加载装置进行控制，并采集变频电动机转速信号、扭矩传感器扭矩信号、变速器油压信号等数据。控制系统设有变频电动机启动控制按钮、变频电动机速度与转矩调节面板、数据显示及油门开度输入面板等部件。

本发明用于对大功率自动变速器进行换挡控制策略测试的步骤为：

第一步：制定大功率自动变速器发动机启动控制策略、起步控制策略、各挡位升挡控制策略及降挡控制策略、升降挡过程控制策略、制动控制策略、防误操作控制策略等控制策略；

第二步：将大功率自动变速器各种控制策略转化为控制程序，并进行参数设置，该控制程序视平台不同而进行常规编制；

第三步：将大功率自动变速器控制策略程序写入控制系统中的控制器，然后将换挡手柄通过数据线与控制器相连，与现有自动挡车辆的换挡手柄与控制器连接方式是相同的，并将控制系统与各部件进行连接。

第四步：控制大功率自动变速器换挡手柄置于“D”挡（或其它非“P”、“N”的挡位），并通过控制系统启动变频电动机，以测试发动机启动控制策略，此时变频电动机应该不能启动，若变频电动机启动，则发动机启动控制策略存在错误之处，应立即停机进行控制程序修改，若仅当换挡手柄位于“P”或“N”挡位时，变频电动机才能启动，则此控制策略修改完毕，并进行储存。

第五步：控制换挡手柄位于“P”或“N”挡位，启动变频电动机，然后将电力加载装置加载，然后将换挡手柄置于“D”挡位，并逐步提高变频电动机转速，与此同时不断提高油门开度值，并通过控制系统采集大功率自动变速器各离合器、制动器油路油压以及各转速及扭矩传感器等数据，当变频电动机转速达到发动机额定转速，油门开度达到最大时，再逐渐降低变频电动机转速，并不断调低油门开度，与升速类似，控制系统也要时刻采集各种数据，其中，油门开度与变频电动机转速是相关的，以模拟发动机油门开度与发动机转速的关系。

第六步：对采集的大功率自动变速器各油路油压数据进行分析，分析各挡升挡规律、降挡规律是否合理，若不合理对相关控制策略参数进行修改，并重复步骤五，直到换挡规律较为合理为止。其中，换挡规律主要是通过计算分析获得，但实际中换挡车速及油门开度会有所不同，故通过控制策略试验进行修正，将换挡车速和油门开度适当提高或降低，以防止换挡前后驱动力不足或加速度变化过大。

第七步：对采集的大功率自动变速器输入端和输出端的转速及扭矩数据与换挡过程油压数据进行对比分析，研究各挡位换挡过程中换挡时机、换挡时间、油压变化、冲击度等以评价大功率自动变速器的换挡平顺性，即换挡过程是否合适，并根据冲击度大小对控制程序中控制过程阶段参数、电磁阀占空比参数等进行修改，然后重复步骤五，直到得到满意的结果为止。其中，换挡过程的各参数是根据理想的油压曲线进行设计的，与实际的参数可能差别较大，故要通过试验进行修正。参数是否合适的主要根据是换挡过程中的油压变化规律以及由转速、扭矩计算得出的冲击度等数据。在换挡过程中一般有两组离合器/制动器参与，其中一组分离，一组接合，是同时进行的，但换挡时机（分离与接合的交接时刻）是很重要的，如果在一组还没有完全分离的情况下，另一组已经接合完毕，则变速器会挂上双挡，会引起变速机构损坏，反之如果分离离合器/制动器已完全分离，而接合离合器还没有接合，则会引起动力中断。这些情况都可以在油压变化规律、转速、转矩等试验数据上得到反映。因此，根据数据进行参数调整应该是通行做法，但不同的大功率自动变速器如何进行调整是根据试验数据进行逐渐修正的，也是大功率自动变速器控制策略实现的难点，这也是本发明在线修改的优势所在。

第八步：将换挡手柄位于“P”或“N”挡位，启动变频电动机，然后将电力加载装置加载，然后将换挡手柄置于“D”挡位，并逐步提高变频电动机转速，与此同时不断提高油门开度值。分别在最高挡、次高挡等挡位时，在1.4s时间内将加载负荷增大，（其中，1.4s是模拟一般制动工况下驾驶员制动反应时间和制动器起作用时间）加载负荷分别达到加载电机最大加载载荷的30%、40%、50%、60%等，以模拟不同制动强度下的制动力，以测试制动控制策略，并通过控制系统采集大功率自动变速器各离合器、制动器油路油压以及前后转速及扭矩传感器等数据。

第九步：对采集的大功率自动变速器前后的转速及扭矩数据、制动过程各离合器油压数据进行对比分析，分析不同挡位制动、不同制动力情况下的挡位变化情况，并根据制动过程情况对控制程序中制动过程控制参数、闭锁离合器解锁等参数进行修改，然后重复步骤八，直到得到满意的结果为止。该步骤的分析与前面的类似，制动及离合器闭锁/解锁的控制策略可以参考现有资料进行设计，其难点在于如何进行实现，即参数的设置及修正。不同制动强度情况下，大功率自动变速器的降挡是顺序降挡还是跳挡降挡，闭锁离合器什么情况下闭锁、什么情况下解锁等。制动过程及挡位变化过程、离合器闭锁/解锁过程都可以由转矩、转速数据反映出来，然后根据这些数据进行逐步修正。

本发明主要用来测试和修改大功率自动变速器的换挡控制策略、制动控制策略、起步控制策略等控制策略，并侧重于换挡过程及制动过程控制参数测试与修改，以提高换挡及制动过程合理性及平顺性，因此，只在大功率自动变速器输出端加载，只有一个加载装置，是控制策略测试和修改阶段，这样能有效避免由于控制策略不合理而导致大功率自动变速器传动部件及换挡机构、分动器、驱动桥、独立加载装置等由于产生附加载荷而损坏，而在测试的同时进行在线修改，极大提高了测试效率。

本发明相对于现有技术，具有如下优点：

（1）动力装置为变频电动机，不采用发动机作为动力源。变频电动机可以实现恒转速、恒扭矩控制，易于控制，可以实现换挡规律等控制策略的精确控制，利于参数校正。

（2）将大功率自动变速器控制器、数据采集系统等集成在一起，简化了测试系统，使各个部分的控制更加方便，实时的数据采集并在屏幕上显示，利于及时发现问题，并进行修正。

（3）加载装置采用电力加载装置，相比液压加载，加载负荷更加准确，控制更为简单。电力加载装置还可以实现零转速加载，便于模拟车辆起步工况。

（4）本测试系统能耗更低，电力加载装置可以将大功率自动变速器输出的动力转化为电能直接反馈给变频电动机，节省了电力消耗。

（5）本测试系统安全性更高，控制系统设有紧急按钮，在发生意外情况时，可以直接按下，将整个测试系统停机。而采用发动机作为动力源、液压加载的方式，需要分步操作，容易发生事故。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出的是，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (3)

1.一种大功率自动变速器控制策略的测试系统，其特征在于，包括控制系统、固定台架、固定设置在固定台架上的变频电动机，固定设置在所述的固定台架之上并与所述的变频电动机传动连接的大功率自动变速器，以及与所述的大功率自动变速器输出传动连接的电力加载装置，所述的变频电动机与大功率自动变速器间、所述的大功率自动变速器与电力加载装置间均分别设置有扭矩和转速传感器，所述的扭矩和转速传感器、变频电动机、大功率自动变速器和电力加载装置分别与所述的控制系统连接。

2.如权利要求1所述的测试系统，其特征在于，还包括与所述的电力加载装置连接并与所述的变频电动机电连接的电能反馈系统。

3.一种采用权利要求1所述的测试系统的测试方法，其特征在于，包括以下步骤：

1）将待测试的控制策略程序写入控制系统；

2）控制大功率自动变速器换挡手柄置于“D”挡或其它非“P”、“N”的挡位，并通过控制系统启动变频电动机以测试发动机启动控制策略，若变频电动机启动，则发动机启动控制策略存在错误之处，应立即停机进行控制程序修改，若仅当换挡手柄位于“P”或“N”挡位时，变频电动机才能启动，则此控制策略修改完毕，并进行储存；

3）控制换挡手柄位于“P”或“N”挡位，启动变频电动机，然后将电力加载装置加载，然后将换挡手柄置于“D”挡位，并逐步提高变频电动机转速，与此同时不断提高油门开度值，并通过控制系统采集大功率自动变速器各离合器、制动器油路油压以及各转速及扭矩传感器等数据，当变频电动机转速达到发动机额定转速，油门开度达到最大时，再逐渐降低变频电动机转速，并不断调低油门开度，同时控制系统也时刻采集各种数据；

4）对采集的大功率自动变速器各油路油压、前后转速、转矩数据进行分析，分析各挡升挡规律、降挡规律是否合理，若不合理对相关控制策略参数进行修改，并重复步骤3，直到换挡规律较为合理为止；

5）对采集的大功率自动变速器动力输入端和动力输出端的转速和扭矩数据与换挡过程油压数据进行对比分析，分析各挡位换挡过程中换挡时机、换挡时间、油压变化、冲击度等以评价大功率自动变速器的换挡平顺性，并对控制策略中控制过程阶段参数、电磁阀占空比参数等进行修改，然后重复步骤3直至调试合格；

6）启动变频电动机后逐步提高变频电动机转速，与此同时不断提高油门开度值，分别在最高挡、次高挡等挡位时，在1.4s内将加载负荷增大到加载电机最大加载载荷的30%-60%以模拟不同制动强度下的制动力，以测试制动控制策略，控制系统采集大功率自动变速器各离合器、制动器油路油压以及前后转速及扭矩传感器等数据；

7）对采集的大功率自动变速器前后的转速及扭矩数据、制动过程各离合器油压数据进行对比分析，分析不同挡位制动、不同制动力情况下的挡位变化情况，并根据制动过程情况对控制程序中制动过程控制参数、闭锁离合器解锁等参数进行修改，然后重复步骤6，直至调试合格。

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