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机电控制CVT电控系统硬件在环系统研究及测试

陶瑞  
【摘要】:为了响应国家节能减排的号召,各大汽车企业纷纷将精力放在了车辆动力传动系统及其控制系统的改进开发上。目前,无级变速器(CVT)因其驾驶平顺、效率高、节能等优点广泛应用在各大车型上,但是传统的CVT大多使用了泵、阀、液力变矩器等液压系统,其节油效率并非十分理想。而机电控制无级变速器(EMCVT)结构简单,采用金属带传动方式传递动力,以齿轮、电机、弹簧等低成本、低能耗、高可靠性的机械元件代替传统CVT中的泵、阀等高能耗的液压元件,使得汽车的油耗更低,节油效果更佳。变速箱控制单元(Transmission Control Unit,TCU)作为变速器与发动机合理匹配工作的关键,对于提高发动机和变速器的工作效率以及汽车的驾驶舒适性、燃油经济性有着重要的意义。传统的台架试验测试方法已不能满足现代控制器的快速开发需求,而硬件在环仿真测试技术大大缩短了控制器的开发周期,已成为现代控制器开发过程中的重要一环。本文基于LABCAR仿真平台搭建了TCU硬件在环测试系统,并对TCU进行了基本功能测试和验证。在了解硬件在环仿真测试技术的原理和关键技术以及国内外研究现状的基础上,结合TCU的功能测试需求,通过分析TCU的工作环境和输入输出信号特点,确定了所设计硬件在环测试系统的功能要求和任务需求。比较分析国内外广泛应用的不同硬件在环测试系统的结构特点和功能特性,提出了基于LABCAR平台的TCU硬件在环测试系统总体设计方案,根据TCU输入输出信号的类型和特点进行了硬件板卡的选型工作。采用模块化建模的方法进行系统实时仿真模型的搭建,首先阐述了LABCAR GEVM模型的组成,然后将整个汽车系统进行不同层级的模块划分并对各个子模块进行建模研究,在熟悉各子模块的组成和工作原理后,基于Matlab/Simulink建模环境,用C代码实现各子模块的功能,并以S-Function的形式嵌入到程序环境中。根据实际EMCVT的传感器和执行器特性,在LABCAR-OPERATOR和Simulink中建立传感器、执行器与控制器之间的信号接口模型。最后,使用基于LABCAR平台搭建的TCU硬件在环测试系统进行了开环测试和闭环测试,结果表明TCU控制器的硬件电路功能正常,且调速控制策略能够实现对EMCVT速比的有效控制。


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