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        綜合考慮CVT動力性和經(jīng)濟性的整車控制策略集成優(yōu)化

        2018-02-01 15:51:00李敏何艷則牛大旭
        計算機輔助工程 2017年4期

        李敏+何艷則+牛大旭

        摘要:傳統(tǒng)的無級變速器(Continuously Variable Transmission,CVT)的策略優(yōu)化集中在CVT換擋策略優(yōu)化上,因此在提升燃油經(jīng)濟性的同時往往損害動力性。針對這一問題,在分析換擋策略和踏板扭矩策略對整車動力性和燃油經(jīng)濟性影響的基礎(chǔ)上,提出集成優(yōu)化換擋策略和踏板扭矩策略的方法;設(shè)計優(yōu)化流程,得到不同車速、不同加速踏板開度下?lián)Q擋策略和踏板扭矩策略的優(yōu)化結(jié)果。搭建整車虛擬仿真模型,并進行仿真與試驗對比分析,結(jié)果表明:集成優(yōu)化可在保證動力性不衰減甚至提升的條件下,燃油效率提高約4%。

        關(guān)鍵詞:CVT;最佳經(jīng)濟線;集成優(yōu)化;換擋策略;踏板扭矩策略;動力性;燃油經(jīng)濟性

        中圖分類號:U464.336 文獻標(biāo)志碼:B

        0引言

        節(jié)能減排是汽車行業(yè)面臨的巨大挑戰(zhàn)。無級變速器(Continuously Variable Transmission,CVT)由于可連續(xù)變速,所以可實現(xiàn)與發(fā)動機工況的最佳匹配,有巨大的節(jié)油潛力,從而得到大量使用。

        國內(nèi)外對CVT系統(tǒng)的研究多將最佳經(jīng)濟性或者動力性各自單獨考慮。文獻通過發(fā)動機最佳經(jīng)濟線控制發(fā)動機運行工況點,文獻在此基礎(chǔ)上綜合考慮傳遞系統(tǒng)效率;文獻僅研究最佳動力性,綜合考慮CVT效率對驅(qū)動功率的影響,但只有理論分析未進行試驗驗證。少數(shù)文獻綜合動力性和經(jīng)濟性進行CVT速比整體優(yōu)化,對最佳動力性和最佳經(jīng)濟性進行折中處理,但無法保證在獲得最佳經(jīng)濟性的同時動力性有較好的表現(xiàn),且僅有理論仿真結(jié)果而無試驗研究?;谡噷蛹壙刂撇呗?,綜合考慮最佳經(jīng)濟性,兼顧動力性不衰減,且理論與試驗相結(jié)合的研究,目前尚未見到文獻。

        本文在理論上分析換擋策略和踏板扭矩策略對整車動力性和經(jīng)濟性的影響,提出控制策略集成優(yōu)化的方法,并應(yīng)用于具體車型,然后通過虛擬仿真和試驗進行驗證。

        1換擋策略和踏板扭矩策略對動力性和經(jīng)濟性的影響

        車輛行駛過程中,電子控制單元(Electronic Control Unit,ECU)根據(jù)當(dāng)前駕駛員踩下加速踏板信號和發(fā)動機轉(zhuǎn)速信號,查表輸出駕駛員對發(fā)動機的扭矩請求,該扭矩請求與加速踏板、發(fā)動機轉(zhuǎn)速的關(guān)系即為踏板扭矩策略。傳輸控制單元(Transmission Control Unit,TCU)通過加速踏板信號和車速信號,通過查表輸出變速器的目標(biāo)速比,該速比請求與加速踏板、車速的關(guān)系即為換擋策略。踏板扭矩策略和換擋策略共同決定某一工況下發(fā)動機運行工況點及車輪端的扭矩輸出,即決定整車動力性和經(jīng)濟性水平。

        集成優(yōu)化對動力性和經(jīng)濟性的影響示意見圖1。其中,工況點4和B分別為等功率線a和b上運行的工況點,A0和B0為最佳經(jīng)濟線上工況點,曲線c為最佳經(jīng)濟線,曲線m和n分別為對應(yīng)加速踏板開度為20%和30%時的踏板扭矩策略曲線。假設(shè)某一工況下發(fā)動機工作在點A,傳統(tǒng)最佳經(jīng)濟線控制方法是點4盡量向點A0移動。由于點A工作轉(zhuǎn)速高于A0,若只進行換擋策略調(diào)整,A向著降低轉(zhuǎn)速方向調(diào)整變?yōu)锳1,A1功率降低,需加大加速踏板至30%提高轉(zhuǎn)速發(fā)動機才能維持工作在等功率線a上,運行工況點變?yōu)锳2,但此時加速踏板對應(yīng)的動力性變差。若在此基礎(chǔ)上結(jié)合踏板扭矩策略增大20%加速踏板的扭矩輸出(20%加速踏板下不同轉(zhuǎn)速扭矩增大至曲線p),則在4點轉(zhuǎn)速降低到A1轉(zhuǎn)速后,發(fā)動機扭矩可到達A3點對應(yīng)扭矩。集成優(yōu)化后工作點A3仍在等功率線上,可以達到不降低動力性同時向著最佳經(jīng)濟線靠近的目標(biāo)。

        假設(shè)某一工況下發(fā)動機工作在點B,在等功率線b和某加速踏板開度時,工作轉(zhuǎn)速低于理想轉(zhuǎn)速B0,通過優(yōu)化換擋策略提高轉(zhuǎn)速至B1,驅(qū)動功率增加,需要適度降低加速踏板開度,工況點變?yōu)榈裙β示€b上的B2,此時運行點向最佳經(jīng)濟線靠近,動力性和經(jīng)濟性均有所提升,因此可以不調(diào)整踏板扭矩策略。

        2換擋策略和踏板扭矩策略集成優(yōu)化結(jié)果

        以公司搭載CVT變速器的某A級車型為研究對象,整車基本參數(shù)見表1。分析換擋MAP和踏板MAP對動力經(jīng)濟性的影響,建立優(yōu)化計算模型。endprint

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