自動變速器電控系統及其應用軟體開發技術

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汽車自動變速器是集機、電、液、控於一體的汽車核心總成，是汽車行業公認的技術含量最高、工程化和產業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，因此實現自動變速器的自主創新，成了幾代中國汽車人共同的夢想。

電控系統是汽車自動變速器的三大系統之一，電控系統及其應用軟體開發技術是實現自動變速器機、電、液精準控制的關鍵。

自動變速器電控系統及其應用軟體作為自動變速器的核心，是自動變速器研發關鍵技術中的靈魂。

自動變速器電控系統和軟體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，特別是電控系統軟體一直是我國汽車工業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研究自動變速器電控系統及其應用軟體的正向設計開發技術。

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《自動變速器電控系統及其應用軟體開發技術》著眼於「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及其應用軟體產業化技術進行了系統的論述，形成了電控系統標準化、規範化的軟硬體開發方法，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，攻克電控系統及其應用軟體產業化的關鍵技術難題，實現自動變速器自主創新提供參考和幫助。本書所闡述的內容也是 8AT項目研發過程中突破的三大關鍵技術之一。

《自動變速器電控系統及其應用軟體開發技術》提出的開發流程、控制策略、控制算法等基本理論和方法、技術，不僅可以用於 AT自動變速器的開發，對 CVT、DCT、AMT等類型的自動變速器的開發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總成電控系統及其應用軟體開發的基礎。

《自動變速器電控系統及其應用軟體開發技術》系統介紹了：

電控系統及其軟體正向開發技術和方法，提出了自動變速器換檔控制參數和換檔規律、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仿真分析模型的架構和發動機、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。

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▼

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及其應用軟體研究現狀 3
1.2.1　國外研究現狀 3
1.2.2　國內研究現狀 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 機械系統基本結構 9
2.2　8AT 液壓系統功能原理 12
2.2.1　供油調壓與流量控制系統 14
2.2.2　換檔操控系統 14
2.2.3　變矩器供油閉鎖控制及冷卻潤滑系統 14
2.3　8AT 電控系統組成與工作原理 15
2.4　本章小結 16
第3 章　電子控制系統及其應用軟體開發 17
3.1　電子控制系統的硬體構成 17
3.1.1　通用性原型控制器平臺 17
3.1.2　TCU 硬體系統設計 18
3.2　電控系統軟硬體開發流程和開發工具 21
3.2.1　電控系統軟體正向開發流程 21
3.2.2　電控系統硬體開發流程 26
3.2.3　電控系統應用軟體開發工具 28
3.3　電子控制系統應用軟體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 應用軟體的集成性和繼承性及標準化管理方法34
3.3.4　應用軟體與底層軟體交互層功能設計 35
3.4　電子控制系統應用軟體模塊功能設計 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流程 44
4.2　自動變速器換檔控制規律 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　基於不同駕駛模式的動力性和燃油經濟性優化 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　動力傳動系統建模 74
5.4.1　動力傳動系統模型架構 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　離合器結合過程數學模型的建立 80
6.1.2　離合器結合過程關鍵參數分析 81
6.1.3　基於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　自適應系統控制目標 177
9.1.2　自適應系統控制參數 178
9.1.3　自適應系統控制方法 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　自適應控制軟體設計與測試 187
9.3.1　自適應控制軟體實現原理 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　靜態換檔自適應 197
9.4　本章小結 200
第10 章　自動變速器應用軟體終端下線標定 201
10.1　EOL 臺架的軟硬體構架 202
10.1.1　機械設備構架 202
10.1.2　電器設備構架 203
10.1.3　測試軟體構架 204
10.2　變速器測試規範定義 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　變速器特性參數測試 206
10.3　變速器特性參數測試方法及優化 206
10.3.1　離合器電流壓力特性測試試驗優化 207
10.3.2　離合器轉矩壓力特性測試試驗優化 210
10.3.3　離合器充油時間特性測試試驗優化 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　自動標定測試系統的硬體結構 216
10.4.2　車載數據採集系統的硬體結構 217
10.4.3　整車自動標定測試系統的軟體結構 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　自動變速器應用軟體測試與量產發布 221
11.1　軟體在環仿真SiL 221
11.1.1　軟體在環仿真系統原理 221
11.1.2　軟體在環仿真系統測試 221
11.2　硬體在環仿真HiL 225
11.2.1　單閉環硬體在環仿真平臺設計 225
11.2.2　硬體在環仿真測試 228
11.3　軟體評估 235
11.3.1　軟體功能及匹配性能主觀評估 235
11.3.2　軟體功能及匹配性能客觀評價 235
11.3.3　軟體運行效率評估 239
11.3.4　軟體可靠性評估 240
11.4　軟體批量刷新 241
11.4.1　刷新準備過程 241
11.4.2　刷新過程 243
11.4.3　刷新後處理 244
11.5　本章小結 244
參考文獻 245

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