自動變速器電控系統(tǒng)及其應用軟件開發(fā)技術
定 價:199 元
叢書名:2016年國家科技進步一等獎項目成果2018年國家出版基金支持項目全彩印刷
- 作者:徐向陽
- 出版時間:2018/10/1
- ISBN:9787111605201
- 出 版 社:機械工業(yè)出版社
- 中圖法分類:U463.212-39
- 頁碼:
- 紙張:純質紙
- 版次:
- 開本:16開
電控系統(tǒng)是汽車自動變速器的三大系統(tǒng)之一,電控系統(tǒng)及其應用軟件開發(fā)技術是實現(xiàn)自動變速器機、電、液精準控制的關鍵。本書系統(tǒng)介紹了電控系統(tǒng)及其軟件正向開發(fā)技術和方法,提出了自動變速器換檔控制參數(shù)和換檔規(guī)律、佳動力性及佳經濟性MAP圖生成方法;提出了修正轉動慣量的概念,推導出了修正轉動慣量的計算公式;提出了動力傳動系統(tǒng)仿真分析模型的架構和發(fā)動機、變速器、離合器、液力變矩器和路面阻力模型的搭建方法;研究了離合器對離合器式換檔過程控制方法,提出了換檔聚類識別和感知駕駛意圖的換檔控制基本原理、方法和策略,以及自適應控制理論和自適應學習策略;提出了自動變速器下線測試方法、試驗驗證和換檔品質評價方法。
本書提出的理論與方法,也可應用于混合動力機電耦合系統(tǒng)、多檔位自動電驅動總成電控系統(tǒng)及其應用軟件開發(fā)。
本書對從事汽車自動變速器、混合動力機電耦合系統(tǒng)和多檔位自動電驅動系統(tǒng)開發(fā)的工程技術人員具有非常重要的指導意義。本書也可以作為高等院校車輛工程專業(yè)大學生和研究生的參考用書。
本書是國家科技進步一等獎前置前驅8檔自動變速器(8AT)研發(fā)及產業(yè)化項目成果專著,并獲得2018年國家出版基金支持。中國汽車工程學會前任會長付于武和現(xiàn)任會長李俊院士分別寫序推薦,可見本書對推動我國自動變速器自主研發(fā)、自主創(chuàng)新的重要意義。本書凝聚了北京航空航天大學博士生導師徐向陽教授十年的研發(fā)成果,值得參考借鑒。
汽車自動變速器是集機、電、液、控于一體的汽車核心總成,是汽車行業(yè)公認的技術含量最高、工程化和產業(yè)化難度最大的汽車總成。我國是世界第一大汽車產銷國,但不是汽車強國,核心總成技術空心化是制約我國汽車工業(yè)由大變強的最大障礙。我國自動變速器市場需求巨大,但市場、技術卻被外資高度壟斷,因此實現(xiàn)自動變速器的自主創(chuàng)新,成了幾代中國汽車人共同的夢想。
在國家自然科學基金、國家科技支撐計劃、重大科技成果轉化等項目的支持下,我?guī)ьI前置前驅 8檔自動變速器( 8AT)團隊,歷時 10年,產學研用協(xié)同創(chuàng)新,開展了扎實的基礎研究和工程技術開發(fā),突破了自動變速器結構方案尋優(yōu)、機電液精準控制和制造一致性三大核心技術,成功開發(fā)了世界首款 8AT及其系列產品,并與一汽、北汽、江鈴等 8家整車企業(yè)的 18款車型實現(xiàn)配套。 2016年,前置前驅 8檔自動變速器(8AT)研發(fā)及其產業(yè)化項目獲得國家科技進步一等獎,這是迄今為止汽車行業(yè)獲得的第三個國家科技進步一等獎,是汽車零部件獲得的唯一的國家科技進步一等獎。
自動變速器電控系統(tǒng)及其應用軟件作為自動變速器的核心,是自動變速器研發(fā)關鍵技術中的靈魂。自動變速器電控系統(tǒng)和軟件的匹配標定技術與自動變速器的換檔品質、可靠性、耐久性、動力性、經濟型、駕駛性等主要性能密切相關。汽車電控系統(tǒng),特別是電控系統(tǒng)軟件一直是我國汽車工業(yè)最缺失的核心技術之一。迄今為止,國內還沒有相關的科技文獻系統(tǒng)研究自動變速器電控系統(tǒng)及其應用軟件的正向設計開發(fā)技術。
鑒于此,我系統(tǒng)地總結了長期以來從事汽車自動變速器教學和科研工作所取得的理論研究成果,以及帶領團隊從事 8AT研發(fā)工程中積累的工程技術經驗,撰寫了《自動變速器電控系統(tǒng)及其應用軟件開發(fā)技術》。本書著眼于工程化樣機到量產級批量產品的推廣過程,對自動變速器電控系統(tǒng)及其應用軟件產業(yè)化技術進行了系統(tǒng)的論述,形成了電控系統(tǒng)標準化、規(guī)范化的軟硬件開發(fā)方法,繼承性、可移植性的模塊設計方法,以及實用性的換檔規(guī)律和離合器控制策略、自動變速器下線標定及自適應算法,將為打破國外壟斷的技術壁壘,攻克電控系統(tǒng)及其應用軟件產業(yè)化的關鍵技術難題,實現(xiàn)自動變速器自主創(chuàng)新提供參考和幫助。本書所闡述的內容也是 8AT項目研發(fā)過程中突破的三大關鍵技術之一。
特別需要說明的是,本書提出的開發(fā)流程、控制策略、控制算法等基本理論和方法、技術,不僅可以用于 AT自動變速器的開發(fā),對 CVT、DCT、AMT等類型的自動變速器的開發(fā)也具有非常重要的參考價值,也是混合動力變速器、插電式混合動力變速器、電動汽車用自動變速器等新能源汽車用自動變速器或機電耦合系統(tǒng)總成電控系統(tǒng)及其應用軟件開發(fā)的基礎。
我的博士研究生戴振坤、魯曦、郭偉、劉洋、程云江等為自動變速器電控系統(tǒng)及其應用軟件開發(fā)技術的形成做出了重要貢獻。盛瑞傳動股份有限公司劉祥伍董事長、周立亭副董事長及盛瑞傳動股份有限公司、江鈴汽車集團公司等為本書的理論與方法的工程應用創(chuàng)造了非常好的條件。北京航空航天大學與盛瑞傳動股份有限公司、江鈴汽車集團公司等企業(yè)的產學研深度合作為本書的出版奠定了堅實的基礎。在此,特別向劉祥伍董事長、周立亭副董事長及北航、盛瑞、江鈴等 8AT團隊的所有成員表示特別感謝。
在 8AT項目研發(fā)過程中,圍繞相關理論與方法,原機械工業(yè)部何光遠部長、中國汽車工程學會付于武名譽理事長、吉林大學郭孔輝院士、中國汽車工程學會李俊理事長、中國汽車工程研究院有限公司李開國董事長等國內著名的專家學者給予了非常專業(yè)的指導和幫助,也得到了科技部、國家自然科學基金委員會、山東省科技廳、中國汽車工程學會、中國汽車工業(yè)協(xié)會等單位的大力支持。在此,對曾經給予 8AT項目關心和支持的所有國內外專家學者、配套企業(yè)、國家和地方政府、學會和協(xié)會等單位和組織表示特別感謝!
特別感謝國家出版基金對本書提供的支持!
希望本書的出版,能夠為我國自動變速器、混合動力機電耦合系統(tǒng)和多檔位電驅動總成傳動方案設計的原始創(chuàng)新,為新能源汽車技術和產業(yè)的發(fā)展,盡微薄之力。
徐向陽
2018年 3月 30日于北京航空航天大學
徐向陽,北京航空航天大學交通科學與工程學院教授,博士研究生導師,中國汽車工程學會會士。徐向陽教授長期從事車輛傳動與控制領域的教學和科研工作,先后主持完成了國際科技合作重點研究計劃8檔自動變速器(8AT)聯(lián)合研發(fā)、國家科技支撐計劃AT自動變速器電控系統(tǒng)(TCU)應用軟件關鍵技術研究、國家重大科技成果轉化項目可動力換檔多檔自動變速器產業(yè)化等多項國家重點項目;發(fā)表SCI/EI高水平學術論文50余篇;獲得發(fā)明專利16項;出版多部圖書。徐向陽教授主持完成的前置前驅8檔自動變速器(8AT)研發(fā)及產業(yè)化項目獲得2016年國家科技進步一等獎,前置前驅8檔自動變速器項目獲得2015年中國汽車工業(yè)科學技術獎一等獎,可動力換檔多檔變速器2014年獲得山東省技術發(fā)明二等獎等。
序
序二
前言
第1 章 緒論 1
1.1 背景和意義 1
1.2 自動變速器電控系統(tǒng)及其應用軟件研究現(xiàn)狀 3
1.2.1 國外研究現(xiàn)狀 3
1.2.2 國內研究現(xiàn)狀 5
1.3 本書主要內容 8
第2 章 前置前驅8 檔自動變速器基本結構原理 9
2.1 8AT 機械系統(tǒng)基本結構 9
2.2 8AT 液壓系統(tǒng)功能原理 12
2.2.1 供油調壓與流量控制系統(tǒng) 14
2.2.2 換檔操控系統(tǒng) 14
2.2.3 變矩器供油閉鎖控制及冷卻潤滑系統(tǒng) 14
2.3 8AT 電控系統(tǒng)組成與工作原理 15
2.4 本章小結 16
第3 章 電子控制系統(tǒng)及其應用軟件開發(fā) 17
3.1 電子控制系統(tǒng)的硬件構成 17
3.1.1 通用性原型控制器平臺 17
3.1.2 TCU 硬件系統(tǒng)設計 18
3.2 電控系統(tǒng)軟硬件開發(fā)流程和開發(fā)工具 21
3.2.1 電控系統(tǒng)軟件正向開發(fā)流程 21
3.2.2 電控系統(tǒng)硬件開發(fā)流程 26
3.2.3 電控系統(tǒng)應用軟件開發(fā)工具 28
3.3 電子控制系統(tǒng)應用軟件標準化模塊化設計方法 29
3.3.1 ASPICE 模型的應用 30
3.3.2 CMMI 模型的應用 31
3.3.3 TCU 應用軟件的集成性和繼承性及標準化管理方法 34
3.3.4 應用軟件與底層軟件交互層功能設計 35
3.4 電子控制系統(tǒng)應用軟件模塊功能設計 37
3.5 本章小結 43
第4 章 自動變速器換檔MAP 圖生成方法 44
4.1 自動變速器換檔圖開發(fā)流程 44
4.2 自動變速器換檔控制規(guī)律 45
4.2.1 自動變速器動力性換檔MAP 圖生成方法 45
4.2.2 自動變速器經濟性換檔MAP 圖生成方法 47
4.2.3 不同工況條件下的模擬仿真計算 48
4.2.4 基于不同駕駛模式的動力性和燃油經濟性優(yōu)化 52
4.3 本章小結 55
第5 章 行星排修正轉動慣量及動力傳動系統(tǒng)建模 56
5.1 簡單負號行星排修正轉動慣量 56
5.1.1 三坐標簡單負號行星排動力學建模 56
5.1.2 四坐標簡單負號行星排動力學建模 61
5.1.3 簡單負號行星排修正轉動慣量推導 63
5.2 簡單正號行星排修正轉動慣量 65
5.2.1 三坐標簡單正號行星排動力學建模 65
5.2.2 五坐標簡單正號行星排動力學建模 66
5.2.3 簡單正號行星排修正轉動慣量推導 67
5.3 拉維娜式行星排修正轉動慣量 69
5.3.1 四坐標拉維娜式行星排動力學建模 69
5.3.2 六坐標拉維娜式行星排動力學建模 71
5.3.3 拉維娜式行星排修正轉動慣量推導 71
5.4 動力傳動系統(tǒng)建模 74
5.4.1 動力傳動系統(tǒng)模型架構 74
5.4.2 8AT 機械結構動力學建模 74
5.4.3 其他部分動力學建模 78
5.5 本章小結 79
第6 章 離合器到離合器換檔過程控制原理 80
6.1 離合器對離合器式換檔過程 80
6.1.1 離合器結合過程數(shù)學模型的建立 80
6.1.2 離合器結合過程關鍵參數(shù)分析 81
6.1.3 基于不同工況的離合器結合控制方法 82
6.1.4 離合器PID 適應性滑差控制方法 87
6.1.5 離合器控制效果分析 91
6.2 換檔過程機械變速系統(tǒng)的動力學建模與仿真 94
6.2.1 離合器的動力學分析模型 94
6.2.2 充油階段的離合器動力學分析 95
6.2.3 轉矩交換階段的離合器動力學分析 99
6.2.4 轉速同步階段的離合器動力學分析 102
6.2.5 完全分離狀態(tài)的離合器帶排轉矩計算 104
6.3 有動力升檔控制原理分析 107
6.3.1 有動力升檔控制基本原理 107
6.3.2 有動力升檔不同控制方法原理 111
6.3.3 8AT 中有動力升檔仿真分析 112
6.4 有動力降檔控制原理分析 118
6.4.1 有動力降檔控制基本原理 118
6.4.2 有動力降檔不同控制方法原理 120
6.4.3 8AT 有動力降檔仿真分析 121
6.5 無動力升檔控制原理分析 123
6.5.1 無動力升檔控制基本原理 123
6.5.2 無動力升檔不同控制方法原理 125
6.5.3 8AT 無動力升檔仿真分析 126
6.6 無動力降檔控制原理分析 127
6.6.1 無動力降檔控制基本原理 127
6.6.2 無動力降檔不同控制方法原理 129
6.6.3 8AT 無動力降檔仿真分析 130
6.7 本章小結 132
第7 章 離合器到離合器換檔過程基本控制策略 133
7.1 有動力升檔控制策略 133
7.1.1 換檔準備階段控制策略 133
7.1.2 轉矩相階段控制策略 136
7.1.3 速度相階段控制策略 137
7.1.4 換檔結束階段控制策略 137
7.1.5 有動力升檔控制策略實車測試 138
7.2 有動力降檔控制策略 140
7.2.1 換檔準備階段控制策略 141
7.2.2 速度相階段控制策略 141
7.2.3 轉矩相階段控制策略 141
7.2.4 有動力降檔控制策略實車測試 142
7.3 無動力升檔控制策略 145
7.3.1 換檔準備階段控制策略 145
7.3.2 速度相階段控制策略 145
7.3.3 轉矩相階段控制策略 146
7.3.4 無動力升檔控制策略實車測試 146
7.4 無動力降檔控制策略 149
7.4.1 換檔準備階段控制策略 150
7.4.2 轉矩相階段控制策略 150
7.4.3 速度相階段控制策略 150
7.4.4 換檔結束階段控制策略 151
7.4.5 無動力降檔控制策略實車測試 151
7.5 本章小結 153
第8 章 換檔過程中改變駕駛意圖控制策略 154
8.1 改變駕駛意圖控制策略總述 154
8.1.1 改變駕駛意圖控制架構 154
8.1.2 Tip-in 及Tip-out 識別方法 155
8.2 有動力升檔改變駕駛意圖控制策略 156
8.2.1 變速之前Tip-in 控制策略 156
8.2.2 變速之前Tip-out 控制策略 159
8.2.3 變速過程中Tip-in 控制策略 161
8.2.4 變速過程中Tip-out 控制策略 162
8.3 有動力降檔改變駕駛意圖控制策略 163
8.3.1 變速之前Tip-out 控制策略 163
8.3.2 變速過程中Tip-out 控制策略 165
8.4 無動力升檔改變駕駛意圖控制策略 167
8.4.1 變速之前Tip-in 控制策略 167
8.4.2 變速過程中Tip-in 控制策略 170
8.5 無動力降檔改變駕駛意圖控制策略 171
8.5.1 變速之前Tip-in 控制策略 171
8.5.2 變速過程中Tip-in 控制策略 173
8.6 本章小結 175
第9 章 自動變速器自適應控制 176
9.1 自適應控制理論 177
9.1.1 自適應系統(tǒng)控制目標 177
9.1.2 自適應系統(tǒng)控制參數(shù) 178
9.1.3 自適應系統(tǒng)控制方法 179
9.2 自適應控制策略 180
9.2.1 有動力升檔自適應策略 180
9.2.2 有動力降檔自適應策略 184
9.3 自適應控制軟件設計與測試 187
9.3.1 自適應控制軟件實現(xiàn)原理 187
9.3.2 離合器過充油自適應 189
9.3.3 轉矩交換時間自適應 192
9.3.4 輸入軸轉速飛車自適應 195
9.3.5 靜態(tài)換檔自適應 197
9.4 本章小結 200
第10 章 自動變速器應用軟件終端下線標定 201
10.1 EOL 臺架的軟硬件構架 202
10.1.1 機械設備構架 202
10.1.2 電器設備構架 203
10.1.3 測試軟件構架 204
10.2 變速器測試規(guī)范定義 204
10.2.1 機械部分測試 205
10.2.2 液壓部分測試 205
10.2.3 電控部分測試 205
10.2.4 變速器特性參數(shù)測試 206
10.3 變速器特性參數(shù)測試方法及優(yōu)化 206
10.3.1 離合器電流壓力特性測試試驗優(yōu)化 207
10.3.2 離合器轉矩壓力特性測試試驗優(yōu)化 210
10.3.3 離合器充油時間特性測試試驗優(yōu)化 213
10.3.4 液力變矩器閉鎖離合器的接合點測試 215
10.4 整車充油時間自動標定測試方法 216
10.4.1 自動標定測試系統(tǒng)的硬件結構 216
10.4.2 車載數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的硬件結構 217
10.4.3 整車自動標定測試系統(tǒng)的軟件結構 217
10.4.4 變速器充油時間自動測試方法 218
10.5 本章小結 220
第11 章 自動變速器應用軟件測試與量產發(fā)布 221
11.1 軟件在環(huán)仿真SiL 221
11.1.1 軟件在環(huán)仿真系統(tǒng)原理 221
11.1.2 軟件在環(huán)仿真系統(tǒng)測試 221
11.2 硬件在環(huán)仿真HiL 225
11.2.1 單閉環(huán)硬件在環(huán)仿真平臺設計 225
11.2.2 硬件在環(huán)仿真測試 228
11.3 軟件評估 235
11.3.1 軟件功能及匹配性能主觀評估 235
11.3.2 軟件功能及匹配性能客觀評價 235
11.3.3 軟件運行效率評估 239
11.3.4 軟件可靠性評估 240
11.4 軟件批量刷新 241
11.4.1 刷新準備過程 241
11.4.2 刷新過程 243
11.4.3 刷新后處理 244
11.5 本章小結 244
參考文獻 245