李向兵

（安徽江淮汽車股份有限公司，安徽 合肥 230601）

基于CANape與LabVIEW搭建DCT數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)

李向兵

（安徽江淮汽車股份有限公司，安徽 合肥 230601）

本文以某國(guó)產(chǎn)自主濕式雙離合自動(dòng)變速箱（Wet Dual Cluth Transmission，WDCT）為研究對(duì)象，結(jié)合LabVIEW與CANape搭建DCT數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，為DCT產(chǎn)品開發(fā)和性能測(cè)試提供數(shù)據(jù)參考。

雙離合自動(dòng)變速箱；DCT；LabVIEW；CANape；數(shù)采系統(tǒng)

引言

隨著汽車在人們生活中的日益普及，人們對(duì)汽車的駕駛及乘坐舒適性的要求越來(lái)越苛刻。手動(dòng)變速箱因?yàn)橹谱鞒杀径加械膬?yōu)勢(shì)將隨著人們對(duì)駕駛舒適性要求的提高以及非專業(yè)駕駛者的增加而逐漸被蠶食。而CVT則由于傳動(dòng)帶的限制，不能承受較大的載荷。AMT可實(shí)現(xiàn)手動(dòng)和自動(dòng)兩種模式選擇，但在檔位切換過程中仍需切斷動(dòng)力并伴隨換擋沖擊。為了彌補(bǔ)傳統(tǒng)手動(dòng)以及自動(dòng)變速器的不足，并克服AMT換擋中斷動(dòng)力傳遞的缺點(diǎn)，DCT應(yīng)運(yùn)而生。它基于平行軸式手動(dòng)變速箱研發(fā)，既繼承了手動(dòng)變速箱傳動(dòng)效率高、結(jié)構(gòu)緊湊、質(zhì)量輕等優(yōu)點(diǎn)的同時(shí)，也具有自動(dòng)變速箱在起步以及換擋品質(zhì)優(yōu)良的特性，同時(shí)可傳遞扭矩范圍廣（最大500N· m以上）、動(dòng)力性好、燃油經(jīng)濟(jì)性高，在國(guó)內(nèi)具有很好的發(fā)展前景。

基于變速箱在整車運(yùn)行中的重要性以及目前已投入市場(chǎng)的DCT出現(xiàn)的問題而言，DCT能否在實(shí)際工作中持續(xù)保證功能性及耐久可靠性能是至關(guān)重要的，這就要求DCT在進(jìn)入市場(chǎng)前通過各項(xiàng)全面而又苛刻（部分工況超出實(shí)際正常工作需求）的試驗(yàn)測(cè)試。本文以某國(guó)產(chǎn)自主WDCT（以下簡(jiǎn)稱DCT）開發(fā)過程中必須進(jìn)行的同步器換擋性能試驗(yàn)為例，結(jié)合CANape與LabVIEW提出了一種搭建DCT數(shù)據(jù)采集監(jiān)控系統(tǒng)的方法。

1、試驗(yàn)理論分析

1.1 試驗(yàn)任務(wù)需求

DCT的基本運(yùn)行機(jī)理為：由輸入轉(zhuǎn)速帶動(dòng)油泵輸出高壓油，通過TCU控制液壓模塊中對(duì)應(yīng)電磁閥的開關(guān)來(lái)引導(dǎo)控制調(diào)節(jié)油壓、流量、走向，動(dòng)力傳遞由高壓油推動(dòng)撥叉移動(dòng)及壓緊離合器片來(lái)實(shí)現(xiàn)。DCT保持持續(xù)動(dòng)力輸出的關(guān)鍵在于換擋之際，內(nèi)部實(shí)際上是有兩個(gè)檔位在檔，通過兩個(gè)相對(duì)應(yīng)的離合器片的同步交替分離與接合，保證扭矩的傳遞。同步器性能試驗(yàn)主要需要采集撥叉位移量、實(shí)際換擋力、換擋時(shí)間以及換擋過程表現(xiàn)出來(lái)的其它性能（噪聲、振動(dòng)等）。

1.2 CANape

現(xiàn)場(chǎng)總線是自動(dòng)化領(lǐng)域技術(shù)發(fā)展的熱點(diǎn)之一，被稱為自動(dòng)化領(lǐng)域的計(jì)算機(jī)局域網(wǎng)。Controller Area Network（控制器局域網(wǎng)絡(luò)），即CAN屬于現(xiàn)場(chǎng)總線的范疇，是一種有效支持分布式控制或?qū)崟r(shí)控制的串行通信網(wǎng)絡(luò)。CAN通過ISO11898及ISO11519進(jìn)行了標(biāo)準(zhǔn)化。它在汽車領(lǐng)域的應(yīng)用是最廣泛的，世界上的一些著名的汽車制造廠商都采用了CAN總線來(lái)實(shí)現(xiàn)汽車內(nèi)部控制系統(tǒng)與各檢測(cè)和執(zhí)行機(jī)構(gòu)間的數(shù)據(jù)通信。CANape是一個(gè)基于ASAP標(biāo)準(zhǔn)（如CAN標(biāo)定協(xié)議CCP和通用標(biāo)定協(xié)議XCP）的車載控制器匹配、標(biāo)定系統(tǒng)，它可以組建標(biāo)準(zhǔn)的自動(dòng)化測(cè)量系統(tǒng)，通過對(duì)應(yīng)的TCU（Transmission controll Unit，變速箱控制單元）A2L文件并配置數(shù)據(jù)記錄儀（CANlog和CANcaseXL log）對(duì)DCT進(jìn)行CCP、XCP測(cè)量和控制。

式中,Qe為有載品質(zhì)因數(shù),Mnn+1為主耦合系數(shù),Z1為端口阻抗,Z2為端口與諧振器之間的阻抗,Z3為諧振器之間的阻抗。Sqrt是平方根。電路搭建完成后,設(shè)置分析頻段為4 GHz～10 GHz,Step=1 MHz,運(yùn)行得到圖4中藍(lán)色響應(yīng)曲線。

1.3 LabVIEW

虛擬儀器（Laboratory Virtual Instruments Engineering Workbench：LabVIEW）是美國(guó)國(guó)家儀器（National Instruments：NI）公司開發(fā)的一種基于圖形開發(fā)、調(diào)試和運(yùn)行程序的集成化開發(fā)環(huán)境，應(yīng)用范圍十分廣闊。

由于CANape支持的測(cè)量設(shè)備包括NI公司的模擬和數(shù)字測(cè)量硬件，所以可以借用CANape及LabVIEW搭建起針對(duì)DCT的數(shù)據(jù)采集監(jiān)控系統(tǒng)。在該系統(tǒng)中，CANape作為載體，負(fù)責(zé)采集TCU發(fā)出的CAN信息，通過LabVIEW采用NI的模擬量采集模塊創(chuàng)建可集成于CANape中的工程任務(wù)，達(dá)到同步采集監(jiān)控DCT運(yùn)行情況的目的。

2、試驗(yàn)系統(tǒng)搭建

借助于A2L文件，換擋撥叉位移信號(hào)及其它一些基本諸如轉(zhuǎn)速檔位等信號(hào)可由CANape通過CAN總線讀取，換擋力信號(hào)與振動(dòng)信號(hào)需要在變速箱上加裝傳感器，通過NI的模擬量采集模塊采集模擬量信號(hào)，由LabVIEW創(chuàng)建為工程任務(wù)，添加到CANape的采集任務(wù)中。

由于DCT油道被加工在殼體之中，所以對(duì)換擋力信號(hào)的采集需要對(duì)液壓模塊及油底殼進(jìn)行改制。在液壓模塊上閥體檔位對(duì)應(yīng)油道開孔并加工特制管徑與特制油底殼相連，通過在油底殼上加裝壓力傳感器來(lái)達(dá)到采集換擋壓力的目的。震動(dòng)信號(hào)可直接在殼體平面出加裝震動(dòng)傳感器來(lái)采集。壓力傳感器采用I2S-VSP1630型號(hào)，采集壓力范圍0-60Bar。震動(dòng)傳感器采用KISTLER-8762B500BB，采集范圍為±500g。

采集系統(tǒng)框架示意圖如下：

其中，CANape采集監(jiān)控界面如圖2所示：

3、試驗(yàn)數(shù)據(jù)

試驗(yàn)設(shè)置工況點(diǎn)強(qiáng)度較實(shí)際工作高。壓力2.0Bar對(duì)應(yīng)換擋力為最低換擋力，試驗(yàn)要求換擋力為3倍最低換擋力，以考察換擋系統(tǒng)的耐久性能。試驗(yàn)內(nèi)容為結(jié)合第N檔及對(duì)應(yīng)離合器，然后另一套軸系依次按設(shè)置好的換擋力重復(fù)預(yù)掛N-1和N+1檔。截取4檔在檔，預(yù)結(jié)合3/5檔的工況點(diǎn)部分試驗(yàn)數(shù)據(jù)為例，數(shù)據(jù)圖依次如下圖所示（紅色為撥叉位移，單位mm；綠色為換擋壓力，單位為Bar；藍(lán)色為震動(dòng)加速度，單位為g）：

由圖中試驗(yàn)數(shù)據(jù)可知：

撥叉由開始移動(dòng)至移動(dòng)到位耗時(shí)即檔位結(jié)合時(shí)間小于300ms，滿足技術(shù)要求；

預(yù)掛檔換擋力都達(dá)到了6Bar甚至超過了6Bar，實(shí)際換擋力滿足3倍于最低換擋力的要求；

由圖3可知，整個(gè)試驗(yàn)過程中，最高振動(dòng)度為0.75g；

4、總結(jié)

目前國(guó)內(nèi)有多個(gè)汽車廠家及主機(jī)廠家在進(jìn)行DCT變速箱的研發(fā)，而CAN技術(shù)在整車的應(yīng)用更是比比皆是。本文旨在通過在DCT上加裝傳感器并結(jié)合CANape及LabVIEW搭建起DCT數(shù)采系統(tǒng)為例，闡述一種同時(shí)監(jiān)測(cè)應(yīng)用CAN技術(shù)的整車或整機(jī)的方法。該方法可根據(jù)試驗(yàn)對(duì)象及采集信號(hào)的變化，快速構(gòu)建起測(cè)試系統(tǒng)，簡(jiǎn)單快捷，CAN信息與模擬量信息同步采集，結(jié)果便于分析比對(duì)，在產(chǎn)品正向開發(fā)及標(biāo)桿對(duì)象性能摸底測(cè)試中可以起到相當(dāng)大的作用。

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[4] CANape快速入門.

其中：H為剛度，ΔF為力差值，ΔL為行程差值。

3.2 動(dòng)態(tài)測(cè)試結(jié)果分析

取任意一個(gè)檔位的動(dòng)態(tài)換擋曲線，可以得到類似圖8的換擋過程曲線圖。其記錄了從上一個(gè)檔位摘擋開始，到完全進(jìn)入目標(biāo)檔位的全部過程數(shù)據(jù)。其中動(dòng)態(tài)換擋力取同步階段內(nèi)的力的峰值；二次沖擊力取二次沖擊階段內(nèi)力的峰值；并以多次測(cè)量的平均值最為最終的結(jié)果。

4、結(jié)論

利用GSQA設(shè)備進(jìn)行的換擋性能測(cè)試，能夠很好的了解換擋過程中換擋力的變化情況及相應(yīng)車輛行駛狀態(tài)信息，結(jié)合主觀評(píng)價(jià)結(jié)果，能夠?qū)Q擋過程中的問題進(jìn)行針對(duì)性的分析，大大降低了問題解決的難度。

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CANape and LabVIEW-based data acquisition system built DCT

Li Xiangbing
( Anhui Jianghuai Automobile Co., Ltd., Anhui Hefei 230601 )

The paper took a domestic Wet Dual Cluth Transmission as research object and aimed to build a DCT data acquisition system based on CANape and LabVIEW to provide data reference for DCT product development and performance test.

Dual Cluth Transmission; DCT; LabVIEW; CANape; Data Acquisition Systems

U467.3

A

1671-7988(2015)06-88-03

李向兵，就職于安徽江淮汽車股份有限公司技術(shù)中心。