【摘" 要】介紹一種在電動AMT換擋過程出現(xiàn)堵轉(zhuǎn)時通過位置自調(diào)整實現(xiàn)換擋的方法。該方法可實現(xiàn)在滿足換擋沖擊度要求的前提下，采取先恒定占空比，后通過正負斜率的控制方法沖破堵轉(zhuǎn)位置。若該方法失效，則控制執(zhí)行機構進行位置回退自調(diào)整，縮短再次重新進入整個換擋過程的時間，提高換擋單次成功率，提高AMT換擋可靠性。

【關鍵詞】堵轉(zhuǎn)；位置自調(diào)整；換擋成功率

中圖分類號：U463.2123" " 文獻標識碼：A" " 文章編號：1003-8639（ 2024 ）02-0063-03

A Method for Self-adjusting Shifting Position of Electric AMT

ZHANG Xin，QIAO Yunqian，REN Wei，SUN Qiang，ZHAI Lingrui

（Weichai Power Co.，Ltd.，Weifang 261061，China）

【Abstract】This paper introduces a method of shifting an electric AMT by adjusting the position automatically when there is a stuck rotor during the shifting process. This method can achieve the requirement of gear shifting impact by first maintaining a constant duty cycle and then breaking through the stuck position through a positive and negative slope control method. If this method fails，the control actuator will adjust its position back and shorten the time to re-enter the entire gear shifting process，improve the success rate of a single shift，and enhance the reliability of AMT gear shifting.

【Key words】locked rotor；position self-adjustment；shift success rate

1" 換擋工作原理介紹

AMT是電控機械式自動變速器的簡稱，是在齒輪變速器基礎上加裝控制器的系統(tǒng)。AMT能根據(jù)車速、油門、駕駛員命令等參數(shù)確定最佳擋位，控制原來由駕駛員人工完成的摘擋、掛擋以及調(diào)速等操作，最終實現(xiàn)換擋過程的操作自動化。換擋流程如圖1所示，圖中為目前常見的AMT系統(tǒng)換擋控制方法，主要由降扭矩、摘擋、選擋調(diào)速、掛擋等階段組成。

2" 換擋過程分析

掛擋階段結合套的位置變化可以大體分為：摘空擋、預同步、同步、解鎖、嚙合、換擋完成等過程，如圖2所示。

在掛擋過程中，結合套與目標齒嚙合過程中存在以下情況：換擋時處于哪種情況跟控制精度、MCU調(diào)速過程以及變速器硬件等有直接關系，且由于各種外界因素的制約，不能保證每次換擋都能處在某種特定的情況中，因此除了在④的情況下，均可能造成換擋沖擊、異響，甚至出現(xiàn)打齒的現(xiàn)象；同時在①～③的情況下，可能存在堵轉(zhuǎn)的現(xiàn)象，導致單次換擋成功率降低。

3" 自調(diào)整控制策略

由于換擋過程調(diào)速、堵轉(zhuǎn)等原因均可能造成掛擋失敗、沖擊異響等現(xiàn)象，本文通過優(yōu)化控制策略，提出一種換擋過程中位置堵轉(zhuǎn)時自調(diào)整的方法，提高在換擋過程中的單次成功率，具體流程如圖3所示。

3.1" 堵轉(zhuǎn)的判定

通過換擋電機的電流輸出以及位置的變化情況，確定是否存在堵轉(zhuǎn)現(xiàn)象。當輸出的電流大于規(guī)定值，當前位置與上一個步長值的差值大于規(guī)定值，當前位置與前N個步長位置值的差值大于規(guī)定值時，確定換擋電機處于堵轉(zhuǎn)狀態(tài)。

3.2" 位置變化判定

當系統(tǒng)存在占空比且換擋電機電流大于標定值，當前位置與上一個步長位置之間差值的絕對值大于標定值時，認為位置發(fā)生變化。

3.3" 補救措施

在確認堵轉(zhuǎn)后，首先增大占空比至標定值（固定占空比一段時間至T₁后，然后通過斜率K₁控制方法，最終輸出占空比為最大值Max并維持一段時間至T₃）。若上述方法無效（位置無變化，處于堵轉(zhuǎn)狀態(tài)），采取與之相反的方法進行，即減小占空比至標定值（固定占空比一段時間至T₄后，然后通過斜率K₂控制方法，最終輸出占空比為最小值Min并維持一段時間至T₆）。在此過程中，任何階段出現(xiàn)位置變化脫離堵轉(zhuǎn)狀態(tài)時，即可退出補救措施階段進入下一階段。若計數(shù)次數(shù)（計數(shù)次數(shù)=進入狀態(tài)1的次數(shù)+進入狀態(tài)2的次數(shù)）大于等于規(guī)定值M，則報出相應的故障后直接進入回退過程。

3.4" 回退值確定

判定是否能沖破該位置值，若能則不進入回退階段，沖破該位置值后進入正常的掛擋流程（在滿足換擋沖擊度的前提下；若否，在正常換擋流程中將沖擊度因素作為占空比補償）；若不能沖破該位置值，則進入回退階段，回退時以目標擋位位置值與空擋位置差值的一半的絕對值作為基準，當大于該值時回撤N₁個步長，否則回撤N₂個步長，最大限制值為空擋位置，該方法簡單有效。

3.5" 回退效果

在電機調(diào)速滿足要求的前提下，若能進行回退，說明功能實現(xiàn)，回退階段結束后，按照滿足沖擊度的掛擋流程進行，提高單次換擋成功率；否則按照斜率K₃增大占空比至最大值，若換擋位置出現(xiàn)變化則按照滿足沖擊度的掛擋流程進行，否則說明機構卡滯，報出相應故障，進行處理。

4" 試驗驗證

將控制策略通過Simulink-RTW生成代碼，下載到控制器并在不同變速器系統(tǒng)中進行驗證。

圖4是在6擋AMT系統(tǒng)中進行驗證，從圖中可以看出，變速器在4擋換5擋過程中，換擋位置在2200mV左右時出現(xiàn)堵轉(zhuǎn)，按照上述給定的控制策略增大占空比后發(fā)現(xiàn)位置變化，進入正常的換擋過程；在換擋階段末期1900mV左右時，由于電機電流超過限定值，進行了回退策略?；赝撕笤龠M行換擋，順利完成整個換擋過程，整個換擋過程時間約1.2s。

圖5是在兩擋AMT系統(tǒng)中進行驗證，其中圖5a為正常的換擋過程。從圖5b中可以看出，變速器在2擋降1擋過程中，掛擋過程中在3482mV左右時出現(xiàn)堵轉(zhuǎn)情況，在增大占空比無效的情況下采取自調(diào)整策略進行回退，回退位置至3400mV，然后順利完成換擋動作。而圖5c中TCU進行了兩次回退動作后順利完成換擋，從而提高換擋單次成功率，增加AMT系統(tǒng)的可靠性。

換擋位置信號放大曲線對比如圖6所示。其中，圖6a為正常情況下的換擋曲線圖，圖6b為異常情況下進行自調(diào)整的換擋曲線圖。

5" 結論

通過位置自調(diào)整控制策略，實現(xiàn)電動AMT換擋出現(xiàn)堵轉(zhuǎn)時，通過補救措施對換擋過程繼續(xù)進行控制，在補救措施失效的情況下進行位置回退自調(diào)整策略，提高單次換擋的成功率，縮短再次重新進入整個換擋過程的時間，提高了AMT產(chǎn)品可靠性。

參考文獻：

[1] 劉貽樟. AMT控制技術[M]. 北京：機械工業(yè)出版社，2017.

[2] 魏光璞，李守成，趙立軍，等. 并聯(lián)式混合動力客車AMT換擋過程分析及其驗證[J].機械制造與自動化，2016（5）：201-203.

（編輯" 凌" 波）

收稿日期：2023-08-31

作者簡介

張欣（1984—），男，工程師，碩士，主要從事整車電控標定工作。