CN104389996A - 一种无级变速器金属带传动闭环式滑移率测试方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种无级变速器金属带传动闭环式滑移率测试方法，采用闭环控制形式，根据系统输出变化的信息来进行控制，即通过比较系统输出与期望之间的偏差，并消除偏差以获得预期的系统性能，因此，它具有抑制干扰的能力，对元件特性变化不敏感，并能改善系统的响应特性；采用PID控制器为该测试方法的控制方法，原理简单，算法成熟，使用方便，并且有完整的参数整定和设计方法，使其测试的准确性及可靠性较强；该方法通过对目标速比的设定，控制无级变速器可动带轮的轴向位移，改变主、从动带轮的工作半径，从而改变金属带传动的速比，并通过传感器采集的相关数据，计算得出金属带的滑移率。该方法通过闭环控制能够使测试结果更为准确，并可测试不同目标速比下的金属带滑移率。

Description

一种无级变速器金属带传动闭环式滑移率测试方法

技术领域

本发明涉及一种无级变速器金属带滑移率测试方法。

背景技术

无级变速器的基本结构主要由主动带轮、从动带轮以及金属带组成，能够实现传动比的线性调节，金属带在动力传递过程中，会随着负荷的变化和夹紧力的差异发生不同程度的滑移，而金属带的滑移会导致汽车动力性下降、燃油消耗上升和系统部件的过快磨损，但众多研究与试验表明，当金属带处于微小滑移时，其传动效率最高。因此，准确测量滑移率对提高无级变速器的传动效率以及降低整车油耗有一定的指导意义。

针对无级变速器的滑移问题，中国专利文献CN101178121A中公开了一种无级变速器的打滑检测系统和方法，将打滑看作为一种状态或者一种情况，根据输入转速的多个测量值和输出转速的多个测量值来计算关于输入转速和输出转速的相关系数，通过车辆的工作状态设定合适的参考值，根据所计算出的相关技术来判断无级变速器中的转矩传递部件是否打滑，或者检测出打滑的开始或者可能导致打滑的状态。若发生打滑现象，则可通过设定控制器加以调节。该方法的研究对象为通过橡胶带传递主、从动带轮转矩的无级变速器，橡胶带式无级变速器传递功率有限、效率低、寿命短，在市场上没有得到广泛的采用，而金属带式无级变速器能够克服传递功率低、寿命短等缺点，具有良好的经济型和动力性，在市场上需求量较大。因此，针对金属带滑移率的测试具有广泛的适用性及必要性。但上述系统及方法比较复杂，计算量较大，由于相关系数的变化区间为(0，1)，对系统计算精度要求较高。

中国专利文献CN101718336A中涉及的一种无级变速器检测系统及其检测方法，根据获取一定时间段内多组的输入轴转速与输出轴转速对来计算传动比在该段时间段内的方差，并根据计算出的方差与预定参考值进行比较来判断传动带是否打滑。在做出打滑判断后，可以对夹紧力施行必要的修正，来防止由于传动带打滑造成的传动效率降低以及对CVT造成的破坏。该方法能够有效的判断无级变速器金属带的状态，并能通过控制器对打滑状态下的金属带进行修正调节，但未能根据无级变速器的工况计算出金属带实际的滑移率。

发明内容

本发明的目的是提供一种无级变速器金属带传动闭环式滑移率测试方法。

本发明的技术方案是，一种无级变速器金属带传动闭环式滑移率测试方法，

1)、在无级变速器主动带轮处设置主动带轮速度传感器，在主动带轮可动盘处设置位移传感器，在从动带轮处设置从动带轮速度传感器；PID控制器连接主动带轮速度传感器，位移传感器，主动带轮速度传感器，速比控制比例溢流阀的线圈，夹紧力控制比例减压阀的线圈，用于接收主动带轮速度传感器、位移传感器、从动带轮速度传感器信号，控制调节速比控制比例溢流阀、调节夹紧力控制比例减压阀，实现闭环滑移率测试的控制；

2)、设定无级变速器金属带的目标速比(i_g)；主动带轮可动盘目标轴向位移定义为(S)，主动带轮可动盘实际轴向位移定义为(S_p)，主动带轮转速定义为(W_p)，从动带轮转速定义为(W_s)，无级变速器速比(i)定义为主动带轮的转速(W_p)与从动带轮的转速(W_s)的比值，金属带滑移率(ε)定义为实际速比(i)与目标速比(i_g)的差值与实际速比(i)的比值；

3)、计算主动带轮可动盘目标速比(i_g)的目标轴向位移(S)，

S＝2(R_p-R_pmin)·tanα

式中，R_p为主动带轮在目标速比(i_g)的工作半径；R_pmin为金属带在最大目标速比2.5下主动带轮的工作半径，α为带轮的楔角；

位移传感器测量主动带轮可动盘的实际轴向位移(S_p)，通过PID调节器调节速比控制比例溢流阀、夹紧力控制比例减压阀，控制主动带轮可动盘轴向移动，使主动带轮可动盘目标轴向位移(S)与主动带轮可动盘实际轴向位移(S_p)保持一致；

4)、测量主动带轮转速(W_p)，从动带轮的转速(W_s)，实际速比

5)、根据如下公式求得无级变速器金属带传动闭环式滑移率(ε)：

$\mathrm{\ϵ}=\frac{i-i_g}{i}.$

本发明具有如下的技术效果，采用闭环控制作为该测试方法的控制形式，闭环控制系统是基于反馈原理建立的自动控制系统，根据系统输出变化的信息来进行控制，即通过比较系统输出与期望之间的偏差，并消除偏差以获得预期的系统性能，因此，它具有抑制干扰的能力，对元件特性变化不敏感，并能改善系统的响应特性；采用PID控制器为该测试方法的控制方法，PID控制的原理简单，算法成熟，使用方便，并且有完整的参数整定和设计方法，使其测试的准确性及可靠性较强；该方法通过对目标速比的设定，控制无级变速器可动带轮的轴向位移，改变主、从动带轮的工作半径，从而改变金属带传动的速比，当主动带轮可动盘的轴向位移能够满足目标速比下所需的可动盘轴向位移时，微调夹紧力，并通过传感器采集的相关数据，计算得出金属带的滑移率。该方法通过闭环控制能够使测试结果更为准确，并可测试不同目标速比下的金属带滑移率。

附图说明

图1是本发明一种无级变速器金属带传动闭环式滑移率测试原理图。

图2是本发明一种无级变速器金属带传动闭环式滑移率测试测试流程图。

具体实施方式

如图1所示，一种无级变速器，包括主动带轮1，从动带轮2，金属带3连接主动带轮1和从动带轮2，油箱9通过油管滤清器10，油泵11，从油泵11接出的油管分别接调节夹紧力控制比例减压阀12、速比控制比例溢流阀13、主动带轮1、从动带轮2，在油泵11与主动带轮1之间的油管上接有速比控制比例溢流阀13；在无级变速器主动带轮1处设置主动带轮速度传感器6，在主动带轮可动盘4处设置位移传感器8，在从动带轮2处设置从动带轮速度传感器7；PID控制器连接主动带轮速度传感器6，位移传感器8，从动带轮速度传感器7，速比控制比例溢流阀13的线圈，夹紧力控制比例减压阀12的线圈，用于接收主动带轮速度传感器6、位移传感器8、从动带轮速度传感器7信号，控制调节速比控制比例溢流阀13、夹紧力控制比例减压阀12，实现闭环滑移率测试的控制。

如图2所示，

(1)设定某工况下无级变速器金属带的目标速比(i_g)为1.2。

(2)通过以下公式计算目标速比(i_g)下主动带轮可动盘4的目标轴向位移(S)：

S＝2(R_p-R_pmin)·tanα

式中，R_p为主动带轮在目标速比(i_g)为1.2时的工作半径，取为46.7mm；R_pmin为金属带在最大目标速比下主动带轮的工作半径，取为28.5mm；α为带轮的楔角，取为11°。

求得主动带轮可动盘(4)的目标轴向位移(S)为7mm，位移传感器8测量主动带轮可动盘4的实际轴向位移(S_p)，并将实际轴向位移与目标轴向位移进行比较，通过速比控制比例溢流阀13控制主动带轮可动盘4轴向移动，从而改变主动带轮可动盘(4)的轴向位移。

(3)在步骤(2)的过程中，若轴向位移(S_p)不能满足目标速比下主动带轮可动盘4的目标轴向位移量，则重复步骤(2)的过程，直至主动带轮可动盘4的轴向位移(S_p)与目标速比下主动带轮可动盘4的目标轴向位移一致。

(4)当主动带轮可动盘4的轴向位移(S_p)与目标速比下主动带轮可动盘4的目标轴向位移一致时，设定夹紧力为1.5Mpa，通过夹紧力控制比例减压阀12调节金属带3夹紧力，从而实现微调夹紧力的目的。

(5)主动带轮速度传感器6测得主动带轮1的转速(W_p)为1215r/min，从动带轮速度传感器7测得从动带轮2的转速(W_s)为1000r/min，根据如下公式求得金属带的实际速比(i)：

$i=\frac{W_p}{W_s}=1.215$

(6)根据如下公式求得无级变速器金属带传动闭环式滑移率(ε)：

$\mathrm{\ϵ}=\frac{i-i_g}{i}=1-\frac{i_g}{i}=1.25\%$

Claims (1)

1.一种无级变速器金属带传动闭环式滑移率测试方法，

1)、在无级变速器主动带轮(1)处设置主动带轮速度传感器(6)，在主动带轮可动盘(4)处设置位移传感器(8)，在从动带轮(2)处设置从动带轮速度传感器(7)；PID控制器连接主动带轮速度传感器(6)，位移传感器(8)，从动带轮速度传感器(7)，速比控制比例溢流阀(13)的线圈，夹紧力控制比例减压阀(12)的线圈，用于接收主动带轮速度传感器(6)、位移传感器(8)、从动带轮速度传感器(7)信号，控制调节速比控制比例溢流阀(13)、夹紧力控制比例减压阀(12)，实现闭环滑移率测试的控制；

2)、设定无级变速器金属带的目标速比(i_g)；主动带轮可动盘目标轴向位移定义为(S)，主动带轮可动盘实际轴向位移定义为(S_p)，主动带轮转速定义为(W_p)、从动带轮转速(W_s)，无级变速器速比(i)定义为主动带轮(1)的转速(W_p)与从动带轮(2)的转速(W_s)的比值，金属带滑移率(ε)定义为实际速比(i)与目标速比(i_g)的差值与实际速比(i)的比值；

3)、计算主动带轮可动盘目标速比(i_g)的目标轴向位移(S)，

S＝2(R_p-R_pmin)·tanα

式中，R_p为主动带轮在目标速比(i_g)的工作半径；R_pmin为金属带在最大目标速比2.5下主动带轮的工作半径，α为带轮的楔角；

位移传感器(8)测量主动带轮可动盘(4)的实际轴向位移(S_p)，通过PID调节器调节速比控制比例溢流阀(13)、夹紧力控制比例减压阀(12)，控制主动带轮可动盘(4)轴向移动，使主动带轮可动盘目标轴向位移(S)与主动带轮可动盘实际轴向位移(S_p)保持一致；

4)、测量主动带轮(1)转速(W_p)，从动带轮(2)的转速(W_s)，实际速比 $i=\frac{W_p}{W_s};$

5)、根据如下公式求得无级变速器金属带传动闭环式滑移率(ε)：

$\mathrm{\ϵ}=\frac{i-i_g}{i}.$