Forschung zur Schaltprozesssteuerung von Automatikgetrieben

Dec 14, 2023

Wissenschaftliche Berichte Band 12, Artikelnummer: 13054 (2022) Diesen Artikel zitieren

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Die Schaltqualität eines Automatikgetriebes hat direkten Einfluss auf den vom Menschen wahrgenommenen Komfort und die Haltbarkeit des Automatikgetriebes. Im Allgemeinen sind Inkonsistenzen, die durch Herstellungsfehler, Änderungen im Lebenszyklus oder andere Änderungen der hydraulischen Eigenschaften verursacht werden, der Hauptgrund für die Beeinträchtigung der Schaltqualität, die durch eine adaptive Steuerung im Schaltvorgang ausgeglichen werden sollten. In diesem Beitrag analysieren wir zunächst eingehend den Zusammenhang zwischen Proportionalmagnetstrom, Kupplungsdruck, Drehzahl und Drehmoment bei der Schaltvorgangssteuerung. Anschließend schlagen wir zwei effiziente adaptive Steuerungsstrategien für die Drehmomentphase bzw. die Trägheitsphase vor. Beide Algorithmen werden an einem Einsatzfahrzeug getestet und verifiziert. Die experimentellen Ergebnisse deuten darauf hin, dass die in diesem Artikel vorgeschlagenen adaptiven Steuerungsstrategien das Motorflackern und die Kupplungsblockierung der Drehmomentphase effektiv kompensieren und die Trägheitsphase innerhalb eines angemessenen Zeitbereichs halten können.

Mit der Weiterentwicklung von Wissenschaft und Technologie werden in den letzten Jahren Fahrzeuge mit Automatikgetrieben von Verbrauchern aufgrund ihrer einfachen Bedienung und ihres großen Drehmoments bevorzugt. Um den Kraftstoffverbrauch der Fahrzeuge zu verbessern, steigt auch der Bedarf an der Anzahl automatischer Getriebegänge, was die Softwaresteuerung komplexer macht und den Aufwand bei der Kalibrierung erhöht. Beim Schalten zwischen den Gängen sollte die Getriebesteuereinheit (TCU) das Einrücken der herankommenden Kupplung und das Ausrücken der weggehenden Kupplung synchronisieren. Dieser Vorgang wird als Kupplung-zu-Kupplung-Schaltsteuerung1 bezeichnet. Bei einem Kupplung-zu-Kupplung-Schaltvorgang2,3 erfordert ein sanftes Schalten eine zeitliche Koordinierung zwischen den Steuervorgängen, die sowohl die herankommenden als auch die weggehenden Kupplungen betreffen4. Wenn der Hydraulikdruck nicht richtig gesteuert wird, kann die Kupplung so schnell eingerückt werden, dass Fahrer und Beifahrer möglicherweise einen Stoß verspüren, oder so langsam, dass der Gangwechsel lange dauert5. Die Schaltqualität steht in direktem Zusammenhang mit dem Komfort der menschlichen Wahrnehmung und der Haltbarkeit von Automatikgetrieben. Im Allgemeinen sind Inkonsistenzen, die durch Herstellungsfehler, Änderungen im Lebenszyklus oder andere Änderungen der hydraulischen Eigenschaften verursacht werden, der Hauptgrund für die Beeinträchtigung der Schaltqualität. Sich jedoch auf eine manuelle Kalibrierung6 zu verlassen, um eine gute Schaltqualität sicherzustellen, ist arbeitsintensiv und finanziell kostspielig und entspricht nicht den Anforderungen der Marktgesetze7.

Rund um das Kernthema der Verbesserung der Schaltqualität von Automatikgetrieben haben sich viele Forscher auf die Anwendung adaptiver Steuerungen konzentriert. Die adaptive Steuerung kann die Steuerparameter so anpassen, dass sie mit den Variationen der physikalischen Eigenschaften synchronisiert werden, sodass die Schaltqualität kontinuierlich verbessert werden kann. Deok-Ho Kim et al.8 nutzen das adaptive Neuro-Fuzzy-Inferenzsystem als Supervisor und entwerfen das adaptive Kompensationsschema basierend auf der Untersuchung von Schichtcharakteristiken, während diese Methode viel Zeit in Anspruch nimmt, um intelligente Supervisoren anhand ausgewählter experimenteller Daten zu trainieren Der Algorithmus reagiert empfindlich auf die Trainingsdaten. Literatur 9 konzentriert sich auf die Etablierung der adaptiven Fuzzy-iterativen Steuerungsstrategie, die einen Fuzzy-Logic-Regler mit zwei Eingängen und zwei Ausgängen sowie ein diskretes iteratives Verfahren für den Füllprozess von Nasskupplungen in AT enthält. Die Implementierung dieses Algorithmus ist komplex und erfordert eine hohe Controller-Hardware. Viele am Algorithmus beteiligte Parameter hängen hauptsächlich von Empirie ab. Jinrank und Seibum10 schlugen eine Methode zur Drehmomentschätzung unter Verwendung des Kupplungsreibungsmodells vor, um die adaptive Steuerung des Schaltvorgangs zu realisieren, aber in der tatsächlichen Fahrzeuganwendung ist der Prozess der Erstellung des Modells durch die Sensor-Feedback-Daten kompliziert, und das etablierte Modell ist es auch nicht genau genug. In der Literatur11 werden drei adaptive Kompensationsstrategien vorgeschlagen, die auf den Reibungskoeffizienten-bezogenen Parametern der Kupplungsoberfläche basieren und im Wesentlichen mit denen der Literatur10 übereinstimmen. Sie konzentrieren sich auf die theoretische Analyse und beschreiben nicht die Methoden, die auf tatsächliche Fahrzeuge angewendet werden. Die Literatur12,13,14 befasst sich mit der Kompensation des Einflusses von Bau-zu-Bau-Variationen und Lebenszyklusvariationen auf den Schaltprozess durch Analyse der Variation der Kupplungsdruckeigenschaften und quantitative Anpassung des Kupplungsdrucks, beschreibt jedoch kaum den aktuellen Steuerungsprozess . Im eigentlichen Regelprozess ist der Magnetventilstrom als direkte Ausgangsgröße des Reglers der kritischste Teil, und der Kupplungsdruck als Zwischenbeobachtungsgröße wird durch den variablen Kopplungsfaktor beeinflusst, der quantitativ schwer zu regeln ist.

Die meisten der in der Literatur vorgeschlagenen adaptiven Steueralgorithmen basieren im Wesentlichen auf der Identifizierung des Winkels der Druckregelung und des Kupplungsreibungsmodells, um die Ausgabe der gewünschten Geschwindigkeitskurve zu steuern. Aufgrund der Genauigkeit der gesammelten Daten und der Eigenschaften des Systems selbst weist der adaptive Steuerungsalgorithmus, der auf der Identifizierung des Kupplungsreibungsmodells basiert, jedoch eine schlechte Leistung auf. Darüber hinaus handelt es sich bei dem Hydrauliksystem um ein typisches nichtlineares Zeitverzögerungskopplungssystem, und die adaptive Steuerstrategie, die auf der quantitativen Druckanpassung basiert, ist in der praktischen Anwendung oft schwer zu realisieren. In praktischen Anwendungen steuert das elektronische Steuerungssystem des Automatikgetriebes direkt das Magnetventil und realisiert die indirekte Steuerung von Parametern wie Druck, Drehmoment und Geschwindigkeit. Angesichts der Fahrzeugkosten und der strukturellen Komplexität sind in den auf dem Markt befindlichen Fahrzeugen in der Regel keine Drehmomentmesser und Drucksensoren eingebaut, sondern nur die erforderlichen Geschwindigkeitssensoren. Daher beginnt dieser Artikel mit dem von der Steuerung ausgegebenen Steuerstrom des Magnetventils und analysiert direkt die Beziehung zwischen dem Strom des Aktuators und der Ausgangsgeschwindigkeit, während der Kupplungsdruck nur als Zwischenbeobachtungsvariable für die Hilfsanalyse verwendet wird. Wir integrieren die Abweichung zwischen der tatsächlichen Geschwindigkeit und der erwarteten Geschwindigkeit in das Schaltqualitätsbewertungssystem. Anschließend wird der Steuerstrom des Magnetventils entsprechend der Abweichung der Schaltqualität adaptiv angepasst, um die automatische Kompensation des Motorflackerns und des Kupplungsblockadens der Drehmomentphase zu realisieren und die Trägheitsphase innerhalb eines geeigneten Zeitbereichs zu halten .

Unser Ziel in diesem Artikel ist es, die Auswirkungen von Herstellungsfehlern, Lebenszyklusänderungen oder anderen Änderungen der hydraulischen Eigenschaften auf die Schaltqualität von Automatikgetrieben mit begrenzten Steuerungskosten so effizient wie möglich zu kompensieren, damit es weit verbreitet eingesetzt werden kann auf dem Markt. Die Hauptbeiträge dieser Arbeit können wie folgt zusammengefasst werden.

Wir liefern erstmals eine umfassende Analyse des Zusammenhangs zwischen Proportionalmagnetventilstrom, Kupplungsdruck, Geschwindigkeit und Drehmoment beim Schalten am Modell eines selbst entwickelten 7-Gang-Automatikgetriebes.

Wir schlagen zwei effiziente adaptive Steuerungsstrategien für die Drehmomentphase und die Trägheitsphase des Schaltvorgangs vor. Bei beiden Steuerstrategien handelt es sich um Methoden zur adaptiven Anpassung der TCU-Ausgangsstromkurve durch Berechnung der Abweichung der Schaltqualität.

Die beiden adaptiven Steuerungsstrategien werden an einem Einsatzfahrzeug getestet und verifiziert. Die experimentellen Ergebnisse zeigen, dass die in diesem Artikel vorgeschlagenen adaptiven Steuerungsstrategien das Motorflackern und die Kupplungsblockierung der Drehmomentphase effektiv kompensieren und die Trägheitsphase innerhalb eines angemessenen Zeitbereichs halten können.

Die folgende Organisationsstruktur dieses Artikels ist wie folgt: Zunächst führen wir eine detaillierte Analyse des Schaltvorgangs durch und schlagen dann die entsprechenden adaptiven Steuerungsstrategien für die Drehmomentphase und die Trägheitsphase im Schaltvorgang vor. Im experimentellen Teil testen und validieren wir unseren vorgeschlagenen adaptiven Steuerungsalgorithmus mit einem Einsatzfahrzeug als Versuchsobjekt. Abschließend geben wir im letzten Abschnitt unsere Schlussfolgerungen.

Um die dynamischen Eigenschaften des Schaltvorgangs zu analysieren, müssen wir zunächst den Grundaufbau eines Automatikgetriebes und seine Kinematik diskutieren. In dieser Arbeit wird ein vollständig inländisches HPT 2006P-Automatikgetriebe, das vom China North Vehicle Research Institute entwickelt wurde, als Forschungsobjekt ausgewählt. Abbildung 1 zeigt das Schema des 7-Gang-Automatikgetriebes, wobei Input die Eingangswelle darstellt, Output die Ausgangswelle darstellt, DA der Stoßdämpfer ist, TC der Drehmomentwandler ist, PTO der Nebenabtrieb ist, P die Ölpumpe ist, CLU ist eine Sperrkupplung, C1 und C2 sind Drehkupplungen, C3, C4 und C5 sind Bremsen.

Schema des 7-Gang-Automatikgetriebes.

Wie wir sehen, kann das Automatikgetriebe in das Leistungseingangsmodul, das Drehmomentwandlermodul, das Planetenradsatzmodul und das Leistungsausgangsmodul unterteilt werden. Die vom Motor erzeugte Energie wird vom Leistungseingangsmodul zum Drehmomentwandlermodul und dann über das Planetenradsatzmodul zum Ausgangsmodul übertragen. Unter diesen ist das Planetenübersetzungsverhältnis verschiedener Gänge der Kernbestandteil des Automatikgetriebes zur Realisierung des Schaltvorgangs, der durch das Hydrauliksystem realisiert wird, das die Kupplungs- und Bremsbetätigungsteile steuert.

Das Hydrauliksystem besteht aus Ölpumpe, Ölwanne und Ventilgruppe. Die Ölpumpe wird durch die Drehzahl der Eingangswelle angetrieben und ist die Energiequelle für das gesamte Hydrauliksystem. Die Ölwanne ist mit dichten Ölkanälen bedeckt, und die Strömungsrichtung, das Öffnen und Schließen sowie der Druck des Öls in den Ölkanälen werden von der Ventilgruppe gesteuert. Die Ventilgruppe ist das direkte Steuerobjekt der Automatikgetriebesteuerung, einschließlich des Schließ- und Entriegelungsventils CLU des Drehmomentwandlers, des Hauptdruckregelventils sowie des Proportionalventils und Schaltventils für die Gangsteuerung. Da es sich bei dem Hydrauliksystem um ein sehr komplexes System handelt, konzentriert sich der folgende Artikel zur kurzen Erläuterung der in diesem Artikel behandelten Schaltvorgangssteuerung des Automatikgetriebes hauptsächlich auf das Proportionalventil und das Schaltventil der Schaltsteuerung.

Bedenkt man, dass der Drehmomentwandler relativ unabhängig von der Steuerung des Schaltvorgangs ist, kann davon ausgegangen werden, dass das Pumpenrad und die Turbine des Drehmomentwandlers während des Schaltsteuerungsvorgangs mechanisch verbunden sind, also den Einfluss hydraulischer Verhältnisse beeinflussen Die Steuerung des Schichtprozesses kann vernachlässigt werden. Die Steuerung des Automatikgetriebes erfolgt durch das Hydrauliksystem, das den Druck der 5 Kupplungen (d. h. C1, C2, C3, C4, C5) steuert, der wiederum durch die Kombination verschiedener Zustände der 2 Proportionalventile bestimmt wird (d. h. PCS1, PCS2) und die 3 Schaltventile (d. h. SS1, SS2, SS3). Der Zeitplan der entsprechenden Beziehung zwischen der Wirkung des Magnetventils und dem Kupplungsdruck jedes Gangs des 7-Gang-Automatikgetriebes ist in Tabelle 1 dargestellt. Das „Y“ in der Tabelle zeigt an, dass Strom an das entsprechende Ventil ausgegeben wird Der weiße Bereich zeigt an, dass das Ventil stromlos ist. „●“ zeigt an, dass die entsprechende Kupplung Öldruck hat, während der weiße Bereich anzeigt, dass kein Öldruck vorhanden ist.

Beim Schaltvorgang wird eine Kupplung geöffnet und die andere kombiniert. Daher können die Kraft-Moment-Gleichgewichtsberechnungen des dynamischen Modells wie folgt ausgedrückt werden.

Die Funktion des Motor-Pumpen-Modells umfasst: die äquivalente Trägheit des Motors \({I}_{e}\), die Motordrehzahl \({W}_{e}\), das Motordrehmoment \({T} _{e}\) und das Pumpendrehmoment \({T}_{p}\).

Zu den Funktionen des Turbinen-Getriebewellen-Ausschaltkupplungsmodells gehören: die äquivalente Trägheit der Turbine \({I}_{t}\), die Turbinenwellengeschwindigkeit \({W}_{t}\), die Turbine Drehmoment \({T}_{t}\), das Eingangsübersetzungsverhältnis \({i}_{in}\), das übertragene Drehmoment der herankommenden Kupplung \({T}_{CL}\) und das übertragenes Drehmoment der weggehenden Kupplung \({T}_{CH}\).

Die Funktion des Abtriebswellenmodells der aufkommenden Kupplung umfasst: die äquivalente Lastträgheit \({I}_{v}\), die Abtriebswellengeschwindigkeit \({\omega }_{0}\), das Abtriebsdrehmoment \({T}_{O}\), das äquivalente Drehmoment der Last \({T}_{v}\), das Übersetzungsverhältnis vor kommender Kupplung \({i}_{ao}\) und die Übersetzungsverhältnis vor dem Auskuppeln \({i}_{bo}\).

Bei einem perfekten Schaltvorgang treten keine Leistungsstörungen auf, und die Übertragungsenergie wird reibungslos zwischen der herankommenden und der weggehenden Kupplung übertragen15,16. Untersuchungen und Tests zeigen, dass das Eingangsdrehmoment, die Drehzahl, die Öltemperatur und einige Faktoren, die die Eigenschaften des Hydrauliksystems beeinflussen, die Hauptgründe sind, die den Schaltvorgang beeinflussen9,17. Für unterschiedliche Arbeitsbedingungen können spezifische Steuergesetze formuliert werden, und auch die Steuerkurven verschiedener Betriebsarten weisen offensichtliche Unterschiede auf. Um den Steuerungsanforderungen verschiedener Arbeitsbedingungen gerecht zu werden, ist es daher erforderlich, die Arten des Gangwechselvorgangs zu klassifizieren.

Im Allgemeinen gibt es vier Hauptschaltarten, nämlich Hochschalten bei ausgeschalteter Kraft, Herunterschalten bei ausgeschalteter Kraft, Hochschalten bei ausgeschalteter Kraft und Herunterschalten bei ausgeschalteter Kraft. Auf der Grundlage des oben Gesagten wird der Schaltsteuerungsprozess in der tatsächlichen Anwendung entsprechend vielen Faktoren, die die Eigenschaften des Schaltvorgangs beeinflussen, wie z. B. Öltemperatur, Gaspedalposition, Schlupfgeschwindigkeit, Motordrehmoment und Straße, in mehrere Zweige unterteilt Bedingungen. Je mehr Zweige es gibt, desto größer ist das Spektrum an Fahrzeuganwendungen, aber es erhöht auch die Komplexität der Kalibrierungsparameter und des Steuerungssystems. Darüber hinaus kann die durch Massenproduktion und Lebenszyklusverschleiß verursachte Änderung der Eigenschaften im Schaltvorgang durch das Hinzufügen von Verzweigungen nicht beseitigt werden. Insgesamt ist es sehr wichtig, eine angemessene Anzahl von Filialen einzurichten und dann entsprechend den verschiedenen Filialen entsprechende Kontrollstrategien zu ergreifen. Wir stellen kurz die wichtigsten Schaltarten vor. Da das Herunterschalten bei ausgeschalteter Kraft im Prinzip wie das Hochschalten bei eingeschalteter Leistung und das Hochschalten bei ausgeschalteter Leistung wie das Herunterschalten bei ausgeschalteter Leistung gesteuert werden kann13, analysieren wir beispielhaft das Hochschalten bei eingeschalteter Leistung und das Herunterschalten bei ausgeschalteter Leistung.

Das Hochschalten unter Last erfolgt, wenn der Fahrer das Fahrzeug fährt, und die Geschwindigkeit erhöht sich kontinuierlich, um die Geschwindigkeit des Schaltpunkts zu erreichen, wenn das Gaspedal betätigt wird. Abbildung 2a zeigt einen Schaltvorgang beim Hochschalten18. Aus der Abbildung können wir erkennen, dass das Übersetzungsverhältnis des Zielgangs beim Power-On-Hochschalten kleiner ist als das des aktuellen Gangs. Um vor und nach dem Schalten eine stabile Ausgangsgeschwindigkeit aufrechtzuerhalten, sollte daher die Eingangsgeschwindigkeit logischerweise regelmäßig sinken. Das Herunterschalten unter Last erfolgt normalerweise beim Bergauffahren oder bei zunehmendem Widerstand19. Die Änderungen der Geschwindigkeit und des Übersetzungsverhältnisses sind in Abb. 2b dargestellt. Anders als beim Hochschalten mit Leistung erhöht sich die Motordrehzahl beim Herunterschalten mit Leistung, um die Ausgangsdrehzahl stabil zu halten.

Schaltvorgang der Leistung beim Hochschalten und der Leistung beim Herunterschalten.

Im Wesentlichen besteht die Schaltvorgangssteuerung eines Automatikgetriebes darin, die Geschwindigkeit so zu steuern, dass sie sich entsprechend der erwarteten Spur ändert. Tatsächlich hängt das Prinzip der Geschwindigkeitssteuerung des Automatikgetriebes eng mit der Phase des Schaltvorgangs zusammen, die im nächsten Abschnitt vorgestellt wird.

Der Verschiebevorgang nimmt nur einen kleinen Teil des gesamten Arbeitsprozesses ein, ist aber der wichtigste Teil. Die Steuerung des Schaltvorgangs des Automatikgetriebes hängt von einem elektrohydraulischen Steuersystem ab, das aus zwei Teilen besteht: einem elektronischen Steuersystem und einem hydraulischen Betätigungssystem. Folglich werden wir den Verschiebungsprozess unter diesen beiden Aspekten analysieren20.

Das Variationsgesetz der Parameter in einem typischen Hochschaltsteuerungsprozess ist beispielsweise in Abb. 3 dargestellt, das die Variationskurven von vier Parametern enthält (d. h. Strom des Proportionalmagnetventils, Kupplungsdruck, Motordrehzahl und Abtriebsdrehzahl sowie das Abtriebsdrehmoment). ), die uns im Umstellungsprozess am meisten beschäftigen. Der Strom des Proportionalmagnetventils wird direkt von der TCU ausgegeben und der Kupplungsdruck ist eine wichtige Zwischenprozessvariable im Schaltsteuerungsprozess. Aufgrund des Einflusses der Schrittweite des Reglerbetriebs und der physikalischen Eigenschaften des Hydrauliksystems beträgt die Verzögerung von der Steuerstromausgabe bis zur Reaktion des Kupplungsdrucks etwa 30 ms. Die Qualität eines Schaltvorgangs spiegelt sich in den sich ändernden Gesetzmäßigkeiten von Drehzahl und Drehmoment wider. Da es jedoch in der Regel schwierig ist, das Drehmoment in tatsächlichen Fahrzeugen zu messen, stellen wir hier nur den theoretischen Verlauf des Ausgangsdrehmoments als Hilfswissen dar. Bei der Verlagerung der Kontrolle unterteilen wir sie normalerweise in vier Kontrollphasen. Diese vier Phasen sind eng miteinander verbunden und werden auch als vier Phasen bezeichnet (dh Füllphase, Drehmomentphase, Trägheitsphase und Endphase). Als nächstes werden wir diese vier Phasen jeweils vorstellen.

Phase des Umstellungsprozesses.

Wie in Abb. 3 dargestellt, findet zum Zeitpunkt \({t}_{0}\), wenn der Schaltbefehl generiert wird, zuerst die Füllphase statt, die zunächst das Füllmagnetventil (PCS2) auf eine große Öffnung öffnet, um den zu ermöglichen Die entgegenkommende Kupplungskammer füllt sich schnell mit Öl, bevor der Kupplungsdruck ansteigt, dies ist der sogenannte Kiss-Point. Wenn die Dauer der Füllphase zu lang ist oder das Füllmagnetventil zu weit öffnet, wird das Getriebe durch vorzeitiges Einrücken der herankommenden Kupplung beschädigt, was als Doppelgang bezeichnet wird.

Zum Zeitpunkt \({t}_{1}\) wird das Motordrehmoment \({T}_{e}\) von der öffnenden Kupplung auf die kommende Kupplung übertragen. Während dieser Phase bleibt die Motordrehzahl stabil, wobei der Strom des Ablassmagnetventils (PCS1, normalerweise geschlossenes Ventil) schnell ansteigt und der Strom des Füllmagnetventils auf einen bestimmten Wert reduziert wird, um die eingerückte Kupplung im Schlupfmoduszustand zu halten. Der Schlupf der einrückenden und ausrückenden Kupplung verbraucht Motorenergie und erhöht die Öltemperatur. Infolgedessen nimmt das Ausgangsdrehmoment ab, bis zu dem Zeitpunkt \({t}_{2}\), an dem das umgewandelte Drehmoment der abgehenden Kupplung \({T}_{CH}\) auf Null und das herankommende Drehmoment reduziert wird Das von der Kupplung transformierte Drehmoment \({T}_{CL}\) entspricht dem Motordrehmoment \({T}_{e}\). Das Phänomen, bei dem das Ausgangsdrehmoment aufgrund der Überschneidung des Drehmoments während dieses Zeitraums abfällt und dann ansteigt, wird auch als Drehmomentloch bezeichnet. Da die Änderung des Ausgangsdrehmoments \({T}_{0}\) direkt die Änderung der Beschleunigung der Ausgangsdrehzahl widerspiegelt, ist es notwendig, den Gradienten der Drehmomentlochkurve zu optimieren. Um einen besseren Schaltkomfort zu erzielen, reduzieren die in einigen Literaturstellen14 vorgeschlagenen Steuerungsmethoden zunächst den Druck der Ablaufkupplung auf einen bestimmten Punkt, um sie auf den Beginn des Schlupfens vorzubereiten. Allerdings führt dies auch zu längerem Schlupf, erhöhtem Kupplungsverschleiß und verkürzter Lebensdauer. In diesem Artikel reduzieren wir schnell und ohne Pause den Druck der ausrückenden Kupplung und konzentrieren uns auf die Steuerung des Drucks der herankommenden Kupplung, um den richtigen Punkt zu erreichen.

Zum Zeitpunkt \({t}_{3}\) beginnt die Turbinendrehzahl \({N}_{t}\) abzunehmen, was das Ende der Drehmomentphase und den Beginn der Trägheitsphase markiert, wie in Abb. 3. Die auf die kommende Kupplung ausgeübte Kraft nimmt mit zunehmendem Druck zu. Dies entspricht einer Erhöhung der Belastung. Infolgedessen steigt das Motordrehmoment \({T}_{e}\), wenn die Turbinendrehzahl \({N}_{t}\) abnimmt. Wenn der Druck der heranrückenden Kupplung zu schnell ansteigt, haben die Turbinendrehzahl \({N}_{t}\) und das Ausgangsdrehmoment \({T}_{0}\) einen größeren Anstieg und verursachen ein unangenehmes Gefühl Fahrt. Im Gegenteil, wenn der Druck der heranrückenden Kupplung zu langsam ansteigt, führt dies zu einer längeren Schaltzeit.

Zum Zeitpunkt \({t}_{4}\) erreicht die Turbinendrehzahl \({N}_{t}\) die dem Zielgang entsprechende Drehzahl und markiert damit das Ende der Trägheitsphase und den Beginn der Endphase Phase. Da die herankommende Kupplung an diesem Punkt nicht mehr rutscht, wird das Ausgangsdrehmoment auf eine Position reduziert, die dem ursprünglichen \(\mathrm{T}2\\) entspricht, und dann tritt die Endphase ein. Während dieser Phase wird der Strom des Füllmagnetventils schnell auf den Maximalwert erhöht, sodass die herankommende Kupplung vollständig geschlossen ist, der Schlupf gestoppt und der gesamte Schaltvorgang abgeschlossen ist.

Das Schalten von einem aktuellen Vorwärtsgang zu einem gewünschten Vorwärtsgang erfordert, dass die Kupplungsvorrichtung, die dem aktuellen Gang zugeordnet ist, ausgerückt und die Kupplungsvorrichtung, die dem gewünschten Gang zugeordnet ist, eingerückt ist. In seiner Grundform steuert das Steuersystem die Zufuhr von Flüssigkeitsdruck zu den Getriebekupplungsvorrichtungen gemäß der aus empirischen Erkenntnissen abgeleiteten Steuergesetztabelle. Allerdings ändern sich die Betriebseigenschaften von Motor und Getriebe im Laufe der Zeit, und die Toleranzen bei der Fertigung und Montage können zu erheblichen Abweichungen von Fahrzeug zu Fahrzeug führen. Infolgedessen können Steuerpläne, die bei einem Fahrzeug zu akzeptablen Gangwechseln führen, bei einem anderen Fahrzeug zu inakzeptablen Gangwechseln führen. Daher muss der Controller Korrekturen für die am Schaltvorgang beteiligten empirisch abgeleiteten Zeitpläne entwickeln, damit der Schaltvorgang bei einer Wiederholung zu einem späteren Zeitpunkt nahezu optimal durchgeführt wird.

Wie unten erläutert, ist der Zeitpunkt des Ausrückens der ausrückenden Kupplung und des Einrückens der herankommenden Kupplung entscheidend für die Erzielung eines qualitativ hochwertigen Schaltvorgangs. Wenn die herankommende Kupplung bei ungeeigneter Füllzeit anfängt, Drehmomentkapazität zu entwickeln, verläuft der Austausch der Drehmomentkapazität zwischen der weggehenden und der herankommenden Kupplung nicht planmäßig. In diesem Zusammenhang kann das Diagramm der Unterfüllungsfehler und Überfüllungsfehler wie in Abb. 4a bzw. b dargestellt werden. In ähnlicher Weise ist das Diagramm der Fehler der Trägheitsphasendauer, die zu kurz oder zu lang sind, in Abb. 5a bzw. b dargestellt.

Verschiebung von Unterfüllungs- und Überfüllungsfehlern.

Verschiebung von Niederdruck- und Hochdruckfehlern.

Abbildung 4a zeigt eine 60-prozentige Leistung von Gang 4 bis Gang 5 beim Hochschalten mit Überfüllungsfehlern. Abbildung 4b zeigt eine 50-prozentige Drosselklappe mit 3–4-facher Leistung beim Hochschalten mit Unterfüllungsfehlern. Abbildung 5a,b zeigt die Leistung von Gang 3 bis Gang 4 beim Hochschalten bei 30 bzw. 80 Prozent Drosselung mit Hochdruck- bzw. Niederdruckfehlern.

Um die Qualität eines Schaltvorgangs zu bewerten und zu entscheiden, ob eine Kompensationsstrategie21 angewendet werden soll, werden in der Literatur22 alle Indikatorparameter der Schaltqualität zusammengefasst. Die Ausdrücke lauten wie folgt.

Dabei ist \({Q}_{s}\) die Schaltqualität, \({J}_{s}\) die Änderungsrate des Getriebeausgangsdrehmoments, die als Gleichung ausgedrückt werden kann. (5), \({T}_{s}\) ist die Zeit für die Übertragung zwischen zwei Gängen, \({\omega }_{s}\) ist die Winkelgeschwindigkeitsabweichung des Getriebeausgangs, \({\delta }_ {s}\) ist die Änderungsrate der Winkelbeschleunigung.

\({\delta }_{s}\) kann als Gleichung ausgedrückt werden. (6)

wobei \(\theta (t)\) die Winkelbeschleunigung der Getriebeausgangswelle ist, \({r}_{w}\) der Reifenradius ist, \(s\) der konstante Reifenschlupf ist, \(a(t) \) ist die lineare Beschleunigung des Fahrzeugs.

Die Fahrdynamikgleichung des Fahrzeugs wird als Gleichung ausgedrückt. (7).

\({F}_{t}\) stellt die tangentiale Reaktionskraft des Bodens dar, die auf das Antriebsrad wirkt, ihr Ausdruck ist in Gleichung dargestellt. (8). Dabei ist \({T}_{0}\) das Ausgangsdrehmoment des Getriebes, \({i}_{0}\) das Hauptuntersetzungsverhältnis und \({\eta }_{0}\) die Mechanik des Antriebsstrangs Effizienz vom Getriebeausgang bis zu den Rädern.

\({F}_{f}\) stellt den Rollwiderstand dar und sein Ausdruck ist in Gleichung dargestellt. (9). Dabei ist \(m\) das Fahrzeuggewicht, \(g\) die Erdbeschleunigung, \(f\) der Rollwiderstandskoeffizient und \(\alpha\) der Rampenwinkel.

\({F}_{w}\) stellt den Windwiderstand dar, sein Ausdruck ist in Gleichung dargestellt. (10). Dabei ist \({C}_{D}\) der Luftwiderstandsbeiwert, \(A\) der Luvbereich der Fahrtrichtung des Fahrzeugs und \(u\) die Geschwindigkeit der Luft relativ zum Fahrzeug.

\({F}_{i}\) stellt den Rampenwiderstand dar, sein Ausdruck ist in Gleichung dargestellt. (11).

\({F}_{j}\) stellt den Fahrzeugbeschleunigungswiderstand dar, sein Ausdruck ist in Gleichung dargestellt. (12). \(\delta\) ist der Umrechnungsfaktor der rotierenden Masse des Autos nach Berücksichtigung des Trägheitsmoments der rotierenden Masse.

Ersetzen der Gleichungen. (8), (9), (10), (11), (12) in Gl. (7).

Differenzierungsgleichung. (13) können wir Gleichung erhalten. (14).

Aus Gl. (14) können wir sehen, dass bei relativ geringer Fahrzeuggeschwindigkeit und Längsbeschleunigung die Änderungsrate von \({T}_{0}(t)\) nahezu linear mit der Änderungsrate von \( a(t)\), während die Änderungsrate von \({T}_{0}(t)\) einen größeren Einfluss auf die Änderungsrate von \(a(t)\) hat, wenn die Fahrzeuggeschwindigkeit und die Längsrichtung variieren Beschleunigung nehmen zu. Dies stimmt mit dem Fahrzeugruck überein, den die Passagiere in einem realen Fahrzeug wahrnehmen.

Unter Verwendung der obigen Ergebnisse und unter Vernachlässigung des Einflusses des Unterpunkts „Windwiderstand“ auf die Schaltqualität werden die Ausdrücke der Schaltqualität definiert als Gl. (15).

wobei \({q}_{1}\), \({q}_{2}\), \({q}_{3}\), die Gewichtskoeffizienten der Unterelemente darstellen, \(\omega (t)\) stellt die tatsächliche Geschwindigkeit dar, \({\omega }_{0}(t)\) stellt die gewünschte Geschwindigkeit dar, \({T}_{best}\) bezeichnet die empirisch ermittelte optimale Zeit.

Abbildung 4 zeigt die Kupplungsblockierungskurve und die Motorausbreitungskurve, die beide, obwohl sie während der Drehmomentphase auftreten, durch eine ungeeignete Füllzeit verursacht werden. Die Füllzeit ist normalerweise nicht konstant, da sich die Betriebseigenschaften von Motor und Getriebe je nach Fahrzeug-zu-Fahrzeug-Variabilität und Verschleiß der Kupplung während der Lebensdauer ändern. Der Einsatz manueller Kalibrierungsmethoden für die Füllzeit zum Ausgleich dieser Schwankungen ist auf dem Markt nicht anwendbar.

Um die Füllzeit adaptiv anzupassen, müssen wir die Geschwindigkeitsabweichung der Drehmomentphase berechnen und feststellen, ob es sich um einen Motorflackern oder eine Kupplungsblockade handelt. Abbildung 6 zeigt das Berechnungsprinzip des Eingangsdrehzahlabweichungsgrads bei Kupplungsblockierung und Motorflackern.

Prinzip der Drehzahlabweichung für die Drehmomentphase.

Wie in Abb. 6 dargestellt, ist das Berechnungsprinzip der Geschwindigkeitsabweichung von Kupplungsblockierung und Motorflackern grundsätzlich dasselbe, und der Schlüssel liegt in der Erstellung der gewünschten Geschwindigkeitskurve. Die erwartete Geschwindigkeitskurve besteht aus zwei linearen Anpassungskurven L1 und L2. L1 ist eine Kurve, die linear an die Motordrehzahl zwischen T1 und T2 angepasst ist, und L2 ist eine Kurve, die linear an die Motordrehzahl zwischen T3 und T4 angepasst ist. Unter Berücksichtigung der Zeitverzögerungseigenschaften des tatsächlichen Steuerbefehls des Magnetventils und der Reaktion des Hydrauliksystems lauten die Regeln für die Auswahl der Zeitpunkte des Montagezeitraums wie folgt: T1 ist der Zeitpunkt, zu dem eine Schaltanforderung generiert wird und der Schaltvorgang beginnt; T2 ist der Zeitpunkt, an dem das Ölablass-Magnetventil vollständig geöffnet ist; T3 entspricht T2 plus Drehmomentphasenzeit (In dieser Arbeit beträgt die Drehmomentphasenzeit \(\Delta {T}_{Drehmoment}\) 0,2 s), wie in Gleichung gezeigt. (16); T4 ist der Zeitpunkt, an dem die Getriebeeingangsdrehzahl die Zielgangdrehzahl erreicht.

Unter der Annahme, dass die gewünschte Geschwindigkeitskurve \({X}_{L}\), bestehend aus L1 und L2, L ist, ist ihr diskreter Ausdruck in Gleichung dargestellt. (17). Der diskrete Ausdruck des Liniensegments, das die tatsächliche Erfassungsgeschwindigkeit darstellt, ist in Gleichung dargestellt. (18). Der diskrete Ausdruck des Liniensegments, das die Ausgangsgeschwindigkeit darstellt, ist in Gleichung dargestellt. (19).

Aus Gl. (17), (18) und (19) können die diskreten Ausdrücke für das Integral aus Geschwindigkeitsabweichungsfläche \({A}_{rea}\) und Beschleunigungsänderungsrate \({B}_{acce}\) sein als Gl. geschrieben werden. (20) und (21). \(\Delta \mathrm{t}\) ist das Abtastzeitintervall.

Abbildung 7 zeigt das Flussdiagramm der Drehmomentphasenverschiebungsanpassung. Um die Ölfüllzeit schnell und effizient adaptiv anzupassen, ist es notwendig, zunächst die Art des Schaltvorgangs zu beurteilen, den Geschwindigkeitsabweichungsbereich zu berechnen und dann den Wert der adaptiven Verstärkung entsprechend dem Geschwindigkeitsabweichungsbereich zu bestimmen. Die adaptive Verstärkung korrigiert den Anfangswert der Füllzeit. Der neue aktualisierte Wert wird im Speicher für die entsprechenden Schaltsteuerungsparameter unter den gleichen Arbeitsbedingungen gespeichert, wenn die Schaltqualität besser als zuvor ist. Darüber hinaus sind \({\mathrm{G}}_{h}\) und \({\mathrm{G}}_{s}\) in Abb. 7 positiv, wenn das Schalten durch Kupplungsblockierung erfolgt, während es negativ ist, wenn das Schalten ein Motorflackern ist. \({Q}_{ss}\) ist ein Indikator, der sich vom ursprünglich berechneten \({\mathrm{Q}}_{s}\) unterscheidet, und seine Berechnungsmethode ist die gleiche wie die von \({ \mathrm{Q}}_{s}\). \({\mathrm{A}}_{max}\) und \({\mathrm{A}}_{min}\) sind die maximalen bzw. minimalen Werte des Schwellenwerts für den Bereich der Drehmomentphasengeschwindigkeitsabweichung. Ihre Werte werden durch Experimente und manuelle Erfahrung ermittelt, und die Größe der Werte hängt eng mit dem Ordnungsverhältnis des Schaltvorgangs zusammen. Bezüglich der Parameter \({G}_{h}\) und \({\mathrm{G}}_{s}\) gilt bei der Anpassung der Drehmomentphasenverschiebung \({\mathrm{G}}_{h }\) stellt den maximalen Verstärkungswert der Ölfüllzeit dar, der das Dreifache der Steuerperiode in diesem Artikel beträgt, während \({\mathrm{G}}_{s}\) den minimalen Verstärkungswert der Ölfüllung darstellt Zeiteinstellung, und ihr Wert ist die Steuerperiodenzeit von 10 ms.

Flussdiagramm der Anpassung der Drehmomentphasenverschiebung.

Das elektrohydraulische Steuersystem des Getriebes ist ein typisches nichtlineares Zeitverzögerungssystem. Um zu verhindern, dass das System außer Kontrolle gerät, wird jeweils nur ein Parameter angepasst. Angesichts der wichtigen Rolle der Drehmomentphase wird bei der praktischen Anwendung der adaptiven Strategie zunächst die Ölfüllzeit angepasst, die sich auf die Drehmomentphase auswirkt, und dann wird die Trägheitsphase adaptiv angepasst, wenn die Ölfüllzeit auf a eingestellt wird besserer Staat.

Wie in Abb. 8 dargestellt, unterscheidet sich die adaptive Strategie der Trägheitsphase von der adaptiven Strategie der Drehmomentphase in der Wahl des gewünschten Geschwindigkeitsprofils für die Berechnung der Geschwindigkeitsabweichung. In diesem Abschnitt werden die Parameter \({\mathrm{T}}_{1}\), \({\mathrm{T}}_{2}\), \({\mathrm{T}}_{3} \), \({\mathrm{T}}_{4}\) werden auf die gleiche Weise wie die adaptive Steuerstrategie für die Drehmomentphase, die Berechnungsmethode von \({\mathrm{T}}_{5} \) ist in Gl. (22). \({\Delta T}_{Inertia}\) ist die optimale Dauer der Trägheitsphase und ihr Wert wird experimentell und empirisch ermittelt. \({T}_{6}\) ist der Zeitpunkt, zu dem die letzte Phase abgeschlossen ist.

Prinzip der Geschwindigkeitsabweichung für die Trägheitsphase.

Dann kann L1 durch lineare Anpassung durch die Geschwindigkeitsdaten zwischen \({\mathrm{T}}_{1}\) und \({\mathrm{T}}_{2}\) erhalten werden; L2 kann durch lineare Anpassung durch die Geschwindigkeitsdaten zwischen \({\mathrm{T}}_{3}\) und \({\mathrm{T}}_{4}\) erhalten werden; L3 kann durch lineare Anpassung durch die Geschwindigkeitsdaten zwischen \({\mathrm{T}}_{4}\) und \({\mathrm{T}}_{6}\) erhalten werden; Punkt P ist der Schnittpunkt der Linien L1 und L2; Punkt M, der mit Punkt P L4 bilden kann, kann durch \({\mathrm{T}}_{5}\) und L3 bestimmt werden. Schließlich erhalten wir die gewünschte Geschwindigkeitskurve \({\mathrm{X}}_{L}\), bestehend aus L1, L4, L3. Die Berechnungsmethode der Parameter \({\mathrm{Q}}_{s}\), \({\mathrm{A}}_{rea}\) und \({\mathrm{B}}_{acce }\) ist das gleiche wie das der Drehmomentphase. Es ist erwähnenswert, dass Punkt P der Schlüsselpunkt ist, der die Genauigkeit des gesamten adaptiven Trägheitsphasenalgorithmus bestimmt, und den theoretischen Arbeitspunkt darstellt, an dem die Drehmomentphase endet.

Abbildung 9 zeigt das Flussdiagramm der Anpassung der Trägheitsphasenverschiebung. Bevor Sie den Algorithmus zur adaptiven Trägheitsphasensteuerung ausführen, ermitteln Sie zunächst, ob die adaptive Steuerung der Drehmomentphase derzeit ausgeführt wird. Dadurch soll vermieden werden, dass das Steuerungsprozesssystem aufgrund der gleichzeitigen Anpassung der Drehmomentphasen- und Trägheitsphasenparameter außer Kontrolle gerät oder instabil wird. Bei der adaptiven Trägheitsphasensteuerung wird der Magnetventilstrom adaptiv angepasst, indem die Abweichung zwischen der tatsächlichen Geschwindigkeit und der erwarteten Geschwindigkeit berechnet wird, um den Druck innerhalb eines bestimmten Bereichs anzupassen. Schließlich wird die Schaltqualität verwendet, um zu bewerten, ob der Schaltvorgang optimiert ist, und um zu entscheiden, ob die aktuellen Parameter im Speicher aktualisiert werden sollen. Dabei ist \({P}_{c}\) der ursprüngliche Magnetventilstrom und \({P}_{a}\) der Magnetventilstrom nach der adaptiven Anpassung.

Flussdiagramm der Anpassung der Trägheitsphasenverschiebung.

Darüber hinaus ist zu beachten, dass bei der Anpassung der Trägheitsphasenverschiebung \({\mathrm{G}}_{h}\) den maximalen Verstärkungswert der Stromwertanpassung darstellt, der in diesem Artikel auf 30 festgelegt ist, und \ ({\mathrm{G}}_{s}\) stellt den minimalen Verstärkungswert der aktuellen Wertanpassung dar, der in diesem Artikel auf 10 festgelegt ist. Wenn der Wert von \({G}_{h}\) zu groß ist, konvergiert der Algorithmus nicht und wird instabil; Wenn der Wert von \({\mathrm{G}}_{s}\) zu groß ist, verschlechtert sich die Genauigkeit des Algorithmus; und wenn die Werte von \({\mathrm{G}}_{h}\) und \({\mathrm{G}}_{s}\) zu klein eingestellt sind, konvergiert der Algorithmus langsam und kann die nicht erfüllen Anforderungen an eine hohe Effizienz.

Die adaptiven Steuerungsstrategien für Drehmomentphase und Trägheitsphase werden an einem Einsatzfahrzeug getestet und verifiziert. Abbildung 10 ist ein Bild des realen Fahrzeugexperiments, bei dem das Echtzeit-Datenerfassungs- und -aufzeichnungssystem durch eine selbst entwickelte, von LabVIEW programmierte Software implementiert wird und die Software zur Steuerung des Automatikgetriebes, die die in diesem Dokument vorgeschlagene Steuerungsstrategie berücksichtigt, implementiert wird in der TCU.

Experiment mit einem Einsatzfahrzeug.

Der Kernprozessor des Getriebesteuergeräts (TCU) ist ein leistungsstarker 16-Bit-Freescale-Chip. Um die Analyse der Schaltdaten während des gesamten Fahrvorgangs zu erleichtern, sind außerdem neben der Installation der erforderlichen Drehzahlsensoren (einschließlich Pumpendrehzahl, Turbinendrehzahl und Abtriebsdrehzahl) auch 6 Kupplungsdruckwandler verbaut. Die Abtastzeit der TCU und des Datenerfassungs- und Aufzeichnungssystems sind beide auf 10 ms eingestellt. Darüber hinaus sind die detaillierten Fahrzeugparameter und Arbeitsbedingungen des Versuchsfahrzeugs, das für die Tests der adaptiven Steuerungsstrategie verwendet wurde, in Tabelle 2 aufgeführt.

Abbildung 11a zeigt die experimentellen Ergebnisse der adaptiven Überfüllungsregelung für die Drehmomentphase. In der Abbildung sehen wir, dass drei Sätze realer Fahrzeugversuchsdaten dargestellt werden, die jeweils drei adaptiven Anpassungen für die Füllzeit entsprechen. Die rote Kurve ist die anfängliche Schaltkontrollkurve. Die blaue Kurve zeigt die zweiten Testdaten nach einer adaptiven Kompensation. Die grüne Kurve ist die endgültige Schaltsteuerkurve und stellt die optimale Schaltsteuerkurve nach zwei adaptiven Kompensationsstrategien dar. Aus dem aktuellen Diagramm und dem Druckdiagramm können wir erkennen, dass die Füllzeit des PCS1-Magnetventils für Runde 3 im Vergleich zu Runde 1 um 60 ms verkürzt wird und der Spitzendruck der eingerückten Kupplung C3 während der Drehmomentphase von 2,57 auf 2,25 bar reduziert wird.

Adaptive Kontrolle von Über- und Unterfüllung.

Abbildung 11b zeigt die experimentellen Ergebnisse der adaptiven Steuerung der Unterfüllung für die Drehmomentphase. Die rote Kurve ist die Schaltverlaufskurve vor der adaptiven Anpassung. Aus der Motordrehzahlkurve ist ersichtlich, dass in der Drehmomentphase ein Flare-Phänomen auftritt. Während es nach der adaptiven Abstimmung zu einem sanften Schaltvorgang kommt, bei dem die Füllzeit des Magnetventils PCS2 im Vergleich zu vor der adaptiven Abstimmung um 30 ms verlängert wird, steigt der entsprechende Talwert des geschlossenen Kupplungsdrucks C2 dabei von 2,35 auf 2,66 bar die Drehmomentphase.

Abbildung 12 zeigt die Fahrzeugversuchsergebnisse der Leistung von Gang 3 bis Gang 4 beim Hochschalten mit unterschiedlicher adaptiver Steuerungsstrategie für den Trägheitsphasendruck. Abbildung 12a ist das experimentelle Ergebnis der adaptiven Steuerung des Kupplungsdrucks C2 bei eingerückter Trägheitsphase bei 30 Prozent Drosselklappe. Aus der roten Motordrehzahlkurve ist ersichtlich, dass der C2-Druck während der Trägheitsphase hoch ist. Dies bedeutet, dass die einrückende Kupplung mehr Kraft erhält und früher einrückt, sodass die Steigung der Motordrehzahl größer ist. Die adaptive Steuerstrategie reduziert den Druck der eingerückten Kupplung in der Trägheitsphase, wie die blauen und grünen Kurven in Abb. 12a zeigen. Die Trägheitsphasendauer der optimalen Schaltsteuerkurve nach der adaptiven Anpassung wird von 141 auf 458 ms erhöht.

Adaptive Regelung von Hochdruck und Niederdruck.

Abbildung 12b ist das experimentelle Ergebnis der adaptiven Steuerung des Trägheitsphaseneinrückkupplungsdrucks C2 bei 80 % Drosselklappe. Anders als beim kurzen Trägheitszeitfehler wird beim Auftreten des langen Trägheitszeitfehlers der Strom des Magnetventils PCS2 für die eingerückte Kupplung adaptiv angepasst, um den Druck der Trägheitsphase C3 zu erhöhen und dafür zu sorgen, dass die Sammelkupplung früher einrückt. Wie in der Motordrehzahlkurve in Abb. 12b dargestellt, reduziert sich die Trägheitsphasendauer des Schaltvorgangs nach der Optimierung der adaptiven Strategie von ursprünglich 736–409 ms.

Durch die oben diskutierten experimentellen Ergebnisse des Riot Utility Vehicle können die Steuerparameter des Schaltvorgangs unter normalen Umständen im dritten Durchgang adaptiv an den optimalen Bereich angepasst werden und im zweiten Durchgang für einige kleine auf einen guten Wert angepasst werden Abweichungen. Daher ist die Effizienz der adaptiven Regelungsstrategie hoch genug, um auf reale Fahrzeuge angewendet zu werden.

In diesem Artikel verwenden wir zunächst ein selbst entwickeltes 7-Gang-Automatikgetriebe als Modell, um die Beziehung zwischen dem Strom des Proportionalmagnetventils, dem Kupplungsdruck, der Geschwindigkeit und dem Drehmoment bei der Schaltsteuerung aufzuzeigen. Unter Berücksichtigung der Kostenkontrollanforderungen von Marktanwendungen wird im Automatikgetriebe des Fahrzeugs im Allgemeinen nur der erforderliche Geschwindigkeitssensor eingebaut. Basierend auf der Prämisse des Steuerstroms des Magnetventils werden daher zwei adaptive Steuerstrategien für die Drehmomentphase und die Trägheitsphase vorgeschlagen, um den vom Fahrgast wahrgenommenen Komfort und die Haltbarkeit der Komponenten zu verbessern. Das TCU-Softwareprogramm, das die adaptive Steuerungsstrategie beinhaltet, wurde entwickelt und in einem Einsatzfahrzeug implementiert, das mit einem 7-Gang-Automatikgetriebe ausgestattet ist. Die experimentellen Ergebnisse deuten darauf hin, dass die in diesem Artikel vorgeschlagene adaptive Steuerungsstrategie das Motorflackern und die Kupplungsblockierung der Drehmomentphase effektiv kompensieren und die Trägheitsphase innerhalb eines angemessenen Zeitbereichs halten kann. Die vorgeschlagene Strategie zur adaptiven Steuerung des Schaltvorgangs kann auch auf andere Arten von Automatikgetrieben angewendet werden, um den Einfluss von Herstellungsfehlern, Änderungen im Lebenszyklus oder anderen Änderungen der hydraulischen Eigenschaften auf die Schaltqualität zu verbessern.

Die im Rahmen der aktuellen Studie generierten und analysierten Datensätze sind nicht öffentlich verfügbar, da sie die Kernparameter unserer selbst entwickelten Automatikgetriebeprodukte umfassen, sind aber auf begründete Anfrage beim entsprechenden Autor erhältlich.

Song, X. Design, Modellierung und Steuerung von Kraftübertragungssystemen für Kraftfahrzeuge (University of Minnesota, 2011).

Google Scholar

Shuichi, Y., Itsuro, K. & Tomoaki, S. Schlupfregelung während der Trägheitsphase des Kupplungs-zu-Kupplungs-Schaltvorgangs unter Verwendung einer modellfreien, selbstabstimmenden Proportional-Integral-Derivativ-Regelung. Proz. Inst. Mech. Ing. Teil D J. Automob. Ing. 234(9), 2279–2290 (2022).

Google Scholar

Gao, B., Chen, H., Hu, Y. & Sanada, K. Nichtlineare Feedforward-Feedback-Steuerung der Kupplung-zu-Kupplung-Schalttechnik. Fahrzeug. Syst. Dyn. 49(12), 1895–1911 (2011).

Artikel ADS Google Scholar

Meng, F., Tao, G. & Chen, H. Sanfte Schaltsteuerung eines Automatikgetriebes für schwere Nutzfahrzeuge. Neurocomputing 159, 197–206 (2015).

Artikel Google Scholar

Kawakami, T., Ide, T., Moriyama, E., Hoki, K. & Muramatsu, M. Entwicklung künstlicher Intelligenz zur Klassifizierung der Qualität der Getriebeschaltsteuerung mithilfe tiefer Faltungs-Neuronalnetze. IEEE Trans. Fahrzeug. Technol. 69(12), 16168–16172 (2020).

Artikel Google Scholar

Lee, H., Gu, B., Cha, SW & Lim, W. Modellbasierte automatisierte Kalibrierung für die Schaltsteuerung von Automatikgetrieben. Int. J. Automot. Technol. 22(2), 269–280 (2021).

Artikel Google Scholar

Hahn, JO, Hur, JW, Choi, GW, Cho, YM & Lee, KI Selbstlernender Ansatz zur Schaltsteuerung eines Automatikgetriebes in einem Nutzfahrzeug während der Trägheitsphase. Proz. Inst. Mech. Ing. Teil J. Automob. Ing. 216(11), 909–919 (2002).

Artikel Google Scholar

Kim, DH, Hahn, JO, Shin, BK & Lee, K. Adaptive Kompensationssteuerung von Fahrzeugautomatikgetrieben für sanfte Schaltübergänge basierend auf einem intelligenten Supervisor. KSME Int. J. 15(12), 1472–1481 (2001).

Artikel Google Scholar

Wang, S. et al. Adaptive Fuzzy-iterative Steuerungsstrategie für die Nasskupplungsbefüllung von Automatikgetrieben. Mech. Syst. Signal-PR. 130, 164–182 (2019).

Artikel Google Scholar

Park, J. & Choi, S. Adaptive Steuerungsmethode des Kupplungsdrehmoments beim Einrücken der Kupplung. im Jahr 2020 American Control Conference (ACC). IEEE. 5439–5444 (2020).

Glitzenstein, K. & Hedrick, JK Adaptive Steuerung von Automobilgetrieben. im Jahr 1990 American Control Conference. IEEE. 1849–1855 (1990).

Zhenkun, D., Peng, D. & Wei, G. Adaptive Strategie zur Verbesserung der Automatikgetriebeschaltung. 2017 29. Chinesische Kontroll- und Entscheidungskonferenz (CCDC). IEEE. 585–589 (2017).

Shi, G. et al. Adaptive Steuerung des Schaltvorgangs in Automatikgetrieben. Int. J. Automot. Technol. 18(1), 179–194 (2017).

Artikel Google Scholar

Peng, D. Optimierte Schaltsteuerung in Automatikgetrieben im Hinblick auf Spontaneität, Komfort und Schaltbelastungen (Ruhr-Universität Bochum, 2015).

Google Scholar

Ouyang, T. et al. Eine verbesserte sanfte Schaltstrategie für den Kupplungsmechanismus des Automatikgetriebes von schweren Sattelschleppern. Kontroll-Ing. Üben. 121, 105040 (2022).

Artikel Google Scholar

Li, Y. et al. Nachhaltige Verbesserung und Bewertung der Schaltfreundlichkeit von Fahrzeuggetrieben. Wissenschaft. Rep. 11(1), 1–11 (2021).

Artikel Google Scholar

Tamada, S., Bhattacharjee, D. & Dan, PK Review zur Automatikgetriebesteuerung im elektrischen und nichtelektrischen Antriebsstrang von Kraftfahrzeugen. Int. J. Fahrzeugleistung. 6(1), 98–128 (2020).

Artikel Google Scholar

Cvok, I. et al. Analyse der Verbesserung der Hochschaltleistung von Automatikgetrieben durch die Verwendung einer ausrückbaren Kupplung während der Trägheitsphase. J. Dyn. Syst. Mess. Kontr. 144(2), 1036–1049 (2022).

Artikel Google Scholar

Wang, E. & Meng, F. Herunterschaltsteuerung mit Leistung eines Planetenautomatikgetriebes für ein Schwerlastfahrzeug. Mech. Syst. Sig. Verfahren. 159, 107828 (2021).

Artikel Google Scholar

Kuo, KL Simulation und Analyse des Schaltvorgangs für ein Automatikgetriebe. Int. J. Mech. Mechatron. Ing. 5(4), 785–791 (2011).

Google Scholar

Zhang, H., Zhao, Appl. Wissenschaft. 10(21), 7794 (2020).

Artikel CAS Google Scholar

Van, BK, Veldpaus, F., Hofman, T., Vroemen, B. & Steinbuch, M. Schnelle und sanfte Kupplungseingriffssteuerung für einen mechanischen Hybridantriebsstrang. IEEE Trans. Steuersystem. Technol. 22(4), 1241–1254 (2013).

Google Scholar

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Wir danken dem China North Vehicle Research Institute, dem Tank Transmission National Defense Science and Technology Key Laboratory und dem Mitglied des AT Electronic Control Teams der Abteilung Transmission Technology für die Unterstützung dieser Arbeit.

Tank Transmission National Defense Science and Technology Key Laboratory, China North Vehicle Research Institute, Peking, 100072, China

Wujun Zou, Ye Wang, Chaojie Zhong, Zhenchuan Song und Shenlong Li

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WZ: Schreiben und Manuskriptrevision. YW: Datenanalyse. CZ: Datenerhebung. ZS: hat Abb. 1 und Tabelle 1 erstellt. SL: hat das Manuskript überprüft. Alle Autoren haben zum Artikel beigetragen und die eingereichte Version genehmigt.

Korrespondenz mit Wujun Zou.

Die Autoren geben an, dass keine Interessenkonflikte bestehen.

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Nachdrucke und Genehmigungen

Zou, W., Wang, Y., Zhong, C. et al. Forschung zur Schaltprozesssteuerung von Automatikgetrieben. Sci Rep 12, 13054 (2022). https://doi.org/10.1038/s41598-022-17413-7

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Eingegangen: 19. April 2022

Angenommen: 25. Juli 2022

Veröffentlicht: 29. Juli 2022

DOI: https://doi.org/10.1038/s41598-022-17413-7

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