李小堅，鐘磊，邢國雨

（安徽江淮汽車集團(tuán)股份有限公司技術(shù)中心，安徽 合肥 230601）

引言

CVT變速器具有普通有級變速傳動無法相比的優(yōu)點。它可以控制汽車發(fā)動機始終運行在最佳目標(biāo)區(qū)域，顯著提高汽車的經(jīng)濟(jì)性，改善汽車的動力性；同時，既可以減少汽車的換擋沖擊，也可以減輕駕駛員的駕駛強度。

本文以某配置CVT變速器車型為例，對CVT控制策略進(jìn)行分析，主要包括CVT車型動力性經(jīng)濟(jì)性仿真模型的搭建以及離合器和變速器控制策略的研究。目的在于提高 CVT模型的仿真精度，具備CVT控制策略編制和優(yōu)化的能力。

1 技術(shù)路線

圖1 總體技術(shù)方案

圍繞工作目標(biāo)的達(dá)成，制定了技術(shù)實施方案，通過搭建仿真模型并結(jié)合驗證分析，確認(rèn)仿真精度；基于標(biāo)定確認(rèn)的仿真模型開展控制策略研究，提出優(yōu)化建議，總結(jié)優(yōu)化方法。

2 模型搭建

基于車輛實際物理結(jié)構(gòu)與能量傳遞路徑，創(chuàng)建仿真模型單體元件，并定義了機械連接與能量連接，經(jīng)過多輪調(diào)整，完成總體仿真模型的初步建立。根據(jù)不同仿真任務(wù)分層搭建對應(yīng)模型，重點定義了動力傳動系統(tǒng)模型、車輛及駕駛員模型、變速箱與離合器控制模型、附件系統(tǒng)模型的相關(guān)仿真關(guān)鍵參數(shù)。

3 試驗校核

3.1 試驗驗證與模型標(biāo)定

針對初版模型，結(jié)合試驗完成驗證對比分析。動力性方面大部分工況均滿足仿真精度要求，0-30km/h全負(fù)荷加速仿真精度較差，并且加速過程趨勢偏差較大，從加速全過程來看，起步初期離合器滑磨階段，仿真分析過程與試驗過程偏差較大；離合器完全結(jié)合之后，仿真分析過程與試驗過程趨勢基本一致。經(jīng)濟(jì)性方面，冷機和熱機NEDC油耗均滿足仿真精度要求。從瞬時油耗來看，仿真計算過程與試驗過程趨勢基本保持一致，個別等速工況油耗吻合度一般。

圖2 初版仿真模型

針對前期建模與分析過程中識別的問題進(jìn)行了基于試驗驗證的模型標(biāo)定，主要進(jìn)行了離合器控制模塊、駕駛員模塊、發(fā)動機模塊和傳動系模塊的標(biāo)定工作。以駕駛員模塊為例：結(jié)合發(fā)動機摩擦功曲線，對駕駛員模塊油門開度為0時的需求扭矩值進(jìn)行了修正，保證仿真模型合理調(diào)用相應(yīng)曲線；同時對換擋規(guī)律在低速局部區(qū)域進(jìn)行了校正。

3.2 仿真優(yōu)化與確認(rèn)

通過對仿真模型的多種方案嘗試，以及結(jié)合試驗數(shù)據(jù)進(jìn)行標(biāo)定，最終調(diào)教確認(rèn)了最終模型。總體來看，模型優(yōu)化后動力性經(jīng)濟(jì)性仿真結(jié)果與過程吻合度均較高。

表1 優(yōu)化模型分析結(jié)果

4 控制策略研究與優(yōu)化

圖3 換擋MAP優(yōu)化策略

基于上述工作針對車輛性能現(xiàn)狀開展控制策略相關(guān)研究，尋求動力性經(jīng)濟(jì)性的最佳平衡。CVT控制策略的優(yōu)化原則：動力性方面，優(yōu)化 100%負(fù)荷狀態(tài)下的換擋線，提升對應(yīng)車型下的換擋轉(zhuǎn)速；經(jīng)濟(jì)性方面，基于發(fā)動機工況點落在最優(yōu)燃油消耗率區(qū)域，對部分負(fù)荷換擋線進(jìn)行調(diào)整，優(yōu)化整車經(jīng)濟(jì)性。需同步考慮發(fā)動機最小、最大速比限制線，NVH限制轉(zhuǎn)速線對發(fā)動機NEDC工況點限制設(shè)定，如圖3所示。

調(diào)整后的換擋線，需要同步考慮離合器接合模塊，以使發(fā)動機轉(zhuǎn)速、車速與整車實際運行工作狀態(tài)基本一致，優(yōu)化前后換擋MAP如圖4所示。

圖4 優(yōu)化前后換擋MAP對比

根據(jù)理論分析來看，換擋策略優(yōu)化后，理論上動力性經(jīng)濟(jì)性均有不同程度的提升，如下表所示。

表2 換擋策略優(yōu)化后分析結(jié)果

5 總結(jié)

本文闡述了一種通過控制策略的優(yōu)化提升 CVT車型動力性經(jīng)濟(jì)性的工作過程。首先搭建了完整的動力性經(jīng)濟(jì)性仿真模型，然后經(jīng)過與試驗數(shù)據(jù)的對比和不斷的模型調(diào)校后模型仿真精度達(dá)到95%以上，最后進(jìn)行了控制策略的研究與優(yōu)化，有效提升了所用CVT車型的性能指標(biāo)，也為其他CVT車型的優(yōu)化提供了依據(jù)和指導(dǎo)。

圖5

[1] 劉小永.CVT起步離合器的特性研究[M].湖南:湖南大學(xué),2012.

[2] 方藝平.基于 CVT的混合動力汽車能量管理與控制策略的研究[M].湖南:湖南大學(xué),2011.

[3] 吳保玉.金屬帶式CVT電控系統(tǒng)控制策略研究[M].湖北:武漢理工大學(xué),2009.