重型商用车机械自动变速器控制软件开发及试验研究

摘 要：随着经济的发展，重型商用车的增多以及司机人才的短缺，对重型商用车的动力传动系统也越来越高。本文就重型商用车机械自动变速器控制软件开发进行研究，并在软件开发的基础上，就其软件进行实验分析。

关键词：重型商用车；自动变速器控制软件；实验

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2016.04.228

自动变速控制是机械节省能源的必要措施。不过，以现代应用经验来看，如果自动控制无法达成良好的准确性和稳定性，将可能造成意外的事故。所以，在软件的研发和使用上，必须经过科学的设计，以及反复试验直至无误后，才能够投入到使用之中。本文在软件上的开发，将基于AMT变速系统实现，结合其执行机构设计要求，在下文中充分诠释关键设计要素，并进行严格的试验工作，以保障变速器的稳定使用。

1 关键部位执行机构开发内容

1.1 换挡执行机构

本文所开发的对象是重型商用车，为12挡的手动变速器。其主要结构包括两个部分：一是主箱，其中包括拨叉轴四根，主要用于1—6挡，以及R挡位的调节。在主箱上，将设置在结构上为X-Y型，这是一种传统的选挡控制结构，优势在于稳定性高。该结构的设置难度，在于需要辅助的液压缸，而且至少为四个。不过，其结构虽然复杂，却能够为自动控制软件更好的提升准确性。所以，没有选择开发难度较低的平行式；二是副箱，该位置主要用于调节高低挡，根据重型商用车的需求，最终选择气动控制。该形式整体简单的结构，具有高灵敏的反应速率，能够为自动控制的开发降低难度。在换挡执行机构上的开发，主要是调解原有的结构，使开发结果能够呈现出较好稳定性和安全性。所以，在原则上应减少难度对选择的影响，应以整体性能为基准。

1.2 离合器执行机构

结合使用安全的基本要求，AMT系统已经将离合器的物理控制取消，即在本文所开发的车辆中，并没有设置离合器踏板。这种情况下，必须要将现有的离合器系统重新设计，以达成自动化控制对高响应效率的需求。不过鉴于现有系统的协调性，若进行过多改动，可能会降低离合器的灵敏度。故此，在离合器中以更换电磁阀的方式进行优化。所采用的新电磁阀，具有高灵敏度的特征，可以让机械快速反馈响应信息。不过，由于电磁阀的更换，现有的信号系统必须进行调节。目前离合器主要支持PWM型号信息，依靠dSPACE系统实现。因此，需要基于该系统，尝试与新电磁阀的接驳信号，以保障汽车可以正常使用。

1.3 执行机构驱动器开发

驱动器是指通过供电，而实现驱动的机械环节。在被研究的汽车上，其驱动器构成主要为磁铁、继电器和电磁阀。但是，结合上述对电磁阀的更换，以及自动化所要求的更大供电量来看，现有的电压和电流，都无法满足基本的需求。因此，需要将驱动电路进行重新的修改。具体为：首先，设置IGBT，以晶体管实现导通，进而承受更大的电流；其次，连接电磁阀，将一端与IGBT连接，确定导通后，需要测试晶体管能否通过线圈接地，并核准电流的放大情况；最后，进行防干扰设置，例如光耦隔离等。

2 整车试验分析

2.1 起步试验

鉴于本文所开发的车辆为重型商用车，其需要承担大货运量交通运输的责任。而在不同货运量下，车辆所承受的压力有所差异。因此，需要以不同的载量为基础，测试系统的稳定和灵活程度，并根据符合承受压力，确定相关硬件的使用寿命。在具体测试内容上，包括挡位的切换，速度变化，各类起步方式，离合器的控制速度等。而测试结果发现，系统搭建并不存在问题。在800r/min情况下的起步，拥有较高的稳定性，且与一般恒转的形式相同。

2.2 急速起步试验

考虑到司机的操作习惯不同，一些司机喜欢急速起步，即油门踩合力度较大，使汽车可以在短时内进入工作。为了提升测试的准确性，在过程中添加了载量基准。而测试内容主要为不同起步速度下的转速。经测试发现，设置自动变速控制的汽车，无论物理起步速度压力有多大，均维持在较低的水准。

2.3 换挡试验

试验内容为尝试不同挡起步，汽车进入到正常行驶的状态后，再逐渐提升挡位。测试结果发现，汽车换挡过程中，油门开度会同时缩小，直至换挡结束后，才恢复到正常的开度。换挡试验的目的，在于汽车是否会在添加自动控制后，出现换挡及时的状况。而经过相对密集的测试结果表明，并未发生此类问题。

2.4 制动跳挡降挡试验

速度变化能否实现准确的操控，关系到行车的安全。所以，需要将跳挡和降挡进行独立测试。内容包括，汽车在高速路段行驶过程中，司机将其控制在10挡位置持续行驶，之后根据需求控制制动踏板，将转速降低到750r/min以下。此环节为自动操作，控制器会根据需求计算目标挡位。结合实际需求来看，目标档位应降低到6。而最终也达成了的目标。另外，在测试中，系统较为平稳的实现跳挡，并没有出现熄火的情况。数据反馈报告也指出，离合器工作正常。

3 结论

本文主要对机械自动变速控制软件进行研究，除了基本开发内容阐述外，也进行了一定的试验，以保障软件可以有效运行。上述研究内容中可以总结为：首先，开发过程中必须要实现稳定性，所以除了搭建和重建相关系统外，还需要反复的试验工作，以保证控制意图在第一时间的实现；其次，需要确保离合器的稳定性，由于是自动操作，而且本文试验汽车不具备物理操作，故而其动作的正确性，将是考量软件是否成功的重要标准；最后，开发结果表明，本文基于AMT变速系统的开发，在稳定性、灵活性和准确性上，都达到了基本要求。

参考文献：

[1]刘振军，秦大同，胡建军.重型车辆电控机械式自动变速系统设计与应用[J].农业机械学报，2011（08）.

[2]邓涛，孙冬野.重型车辆AMT硬件在环仿真试验研究[J].中国机械工程，2010（02）.

[3]马文星，张雁，雷雨龙.重型车液力自动变速器控制系统设计及试验[J].吉林大学学报（工学版），2015（05）.

作者简介：王祺波（1993-），男，湖南邵阳人，本科，研究方向：机电一体化。