一种用于湿式双离合器变速器的离合器温度诊断和处理方法

马培义，朱成，王祺明

（安徽江淮汽车股份有限公司，安徽 合肥 230601）

一种用于湿式双离合器变速器的离合器温度诊断和处理方法

马培义，朱成，王祺明

（安徽江淮汽车股份有限公司，安徽 合肥 230601）

文章首先对开发背景和V型开发流程进行了简单介绍，在此基础上，按照离合器温度诊断和处理要求，分析了双离合器自动变速箱离合器温度诊断和处理系统应该具备的功能，并设计了实现这些功能的控制策略，基于此在Matlab/simulink环境中建立了离合器温度诊断和处理系统模型，并利用Targetlink工具进行模型转化、定标、自动代码生成，并将生成的代码与底层接口函数进行集成、编译、刷写到TCU中，并用CANape标定工具对控制程序进行调试和测试，经对测试结果的分析，验证了该离合器诊断和处理程序功能正确，满足要求，可以应用。

双离合器自动变速箱；温度诊断；V流程；代码生成

10.16638/j.cnki.1671-7988.2016.11.051

CLC NO.: U72.4 Document Code: A Article ID: 1671-7988 (2016)11-136-05

引言

1、背景介绍

典型的湿式双离合器变速器传递动力流为：发动机输出扭矩->变速器输入轴->双离合器->变速器输出轴->车轮，在整个动力流的传递过程中，双离合器会根据软件的控制命令进行结合、释放，从而达到动力传递的开关控制。

在动力传递控制过程中，双离合器会根据不同档位的结合进行不断的结合、释放，双离合器温度会不断的上升，因此离合器温度有可能会高于安全设定值，此时，如果再继续控制离合器结合、释放，那么离合器有可能会因为温度过高而烧蚀。

温度传感器的作用是能够实时采集离合器温度，将温度反馈到软件模型中，然后在软件中对采集到的温度进行诊断，防止离合器因为过热而烧蚀，从而导致变速箱不能正常工作。

1.2V型开发流程简介

（1）需求分析（仅TCU功能软件）：根据用户需求，对软件开发的功能接口、软件功能进行定义。

（2）软件架构设计：根据软件组件级功能需求，按照一定的功能划分和逻辑结构，对软件主体框架进行初步划分，可以分为多个层级，每个层级下包含了子层级，并且需要初步建立各个层级间的数据流方向。

图1　V型开发模式

（3）软件策略设计：根据软件组件级需求，对每个需求的控制策略和控制逻辑以流程图、图表等形式等具体表示出来，能够直接指导设计人员搭建软件模型。

（4）功能实现：根据软件功能组件级需求、软件架构、软件功能逻辑设计说明书，在matlab/simulink中进行模型搭建。

（5）软件组件测试：根据需求编制测试用例，对单个软件功能模块进行MIL、SIL测试。

（6）软件集成测试：将单元模块进行集成后进行MIL、SIL测试。

（7）系统集成测试：将上层应用软件生成代码，并和底层软件进行代码集成、编译，最终生成可执行文件下载到TCU控制器，在台架或整车上进行测试。

（8）标定：在台架或整车上进行标定工作，使台架或整车在性能上达到预期要求。

以上工作完成后，用户可以验证软件功能是否满足初始需求。

1.3本文研究内容

本文基于V型开发流程开发一个适用于DCT离合器温度诊断方法及处理方法，指导判断双离合器自动变速器离合器温度故障的依据以及针对相应故障的处理措施，确保双离合器自动变速器的正常工作，提高安全性能。

2、控制系统设计

2.1需求分析

离合器温度诊断及处理需求分析：

表1　离合器温度诊断及处理需求

根据上述需求，可以概括出离合器诊断及处理方法如下所述：

1）离合器温度传感器正常工作的电压范围是200mV-2150mV；

2）当离合器温度传感器电压值范围是0mV-200mV之间，且在50ms内一直维持在这一范围时，需要输出离合器温度传感器对地短路故障；

3）当离合器温度传感器电压值范围是2150mV-2300mV之间，且在50ms内一直维持在这一范围时，输出离合器温度高于第一限值故障；

4）当离合器温度传感器电压值范围是2300mV-4800mV之间，且在50ms内一直维持在这一范围时，输出离合器温度高于第二限值故障；

5）当离合器温度传感器电压值范围是4800mV-5000mV之间，且在50ms内一直维持在这一范围时，输出离合器温度传感器对电短路故障。

2.2软件架构设计

按照上述的功能需求，设计软件架构如下图2所示，包括：1）输入接口：模拟量输入（拨叉位置、离合器压力信号、离合器和变速箱温度信号、反馈电流信号），频率量输入（转速信号）；2）信号处理：对采集的各种信号进行处理，转化为控制软件信号，包括：离合器相对压力、拨叉位置、离合器状态和对信号诊断；3）离合器温度诊断：对离合器温度进行实时诊断，根据离合器温度诊断需求设定诊断阈值；4）故障处理：对检测到的离合器温度故障，根据离合器温度诊断及处理需求进行处理；5）输出接口：根据诊断和故障处理结果，控制变速箱按照既定的状态进行运行。

图2　离合器温度诊断及处理软件架构

2.3 功能策略开发

本文主要对离合器温度诊断及处理关键控制策略进行介绍。

2.3.1离合器温度传感器电气故障诊断

在变速箱系统正常工作时，检测双离合器的温度传感器采集的温度信号，在限定时间内，检测双离合器温度传感器的故障，并根据检测到的双离合器温度传感器状态，将双离合器的温度传感器对应的故障报出。

1）离合器温度传感器对电短路故障诊断

当检测到离合器温度传感器电压值大于阈值1时，认为此时离合器温度传感器有对电短路的可能，在限定的时间内，持续检测离合器温度传感器是否大于阈值1。如果离合器温度传感器大于阈值1，那么输出对电短路；如果在限定时间内，没有检测到对电短路故障，那么输出无故障；如果在限定时间内检测到离合器温度传感器出现对地短路的可能，那么需要进入到离合器温度传感器对地短路的检测逻辑中；如图3所示。

2）离合器温度传感器对地短路故障诊断

当检测到离合器温度传感器电压值小于阈值2时，认为此时离合器温度传感器有对地短路的可能，在限定的时间内，持续检测离合器温度传感器是否小于阈值2。如果离合器温度传感器小于阈值2，那么输出对电短路；如果在限定时间内，没有检测到对地短路故障，那么输出无故障；如果在限定时间内检测到离合器温度传感器出现对电短路的可能，那么需要进入到离合器温度传感器对电短路的检测逻辑中；如图3所示。

3）无故障诊断

当检测到离合器温度传感器电压值小于阈值1，且大于阈值2时，输出无故障；其他的无故障输出，参考离合器温度传感器对电/对地短路故障诊断，如图3所示。

图3　离合器温度诊断

2.3.2离合器温度安全限值1诊断

在变速箱系统正常工作时，在软件中实时检测双离合器的温度是否高于安全限值1，当检测到双离合器温度高于安全限值1时，通过对检测的离合器温度状态进行计数和计时处理，来确定双离合器温度是否高于安全限值1。

1）如果检测到离合器温度高于温度安全限值1，通过计时和计数处理后，检测到计数和计时均超过了定义的次数和时间后，报出双离合器温度梯度变化故障。如图4所示；

2）如果检测到离合器温度高于温度安全限值1，通过计时和计数处理后，检测到计时/计数没有超过定义的时间后，继续对离合器温度进行检测，如果没有检测到离合器温度高于安全限值1，那么不输出故障。如图4所示；

3）如果没有检测到离合器温度高于安全限值1，那么不输出故障。如图4所示：

图4　离合器温度安全限值1诊断

2.3.3离合器温度安全限值2诊断

在变速箱系统正常工作时，如果已经检测到双离合器温度高于温度限值1，此时需要检测双离合器的温度是否高于安全限值2。

1）如果双离合器温度高于安全限值2，在设定时间内，检查双离合器温度是否持续高于安全限值2，如果双离合器温度持续高于安全限值2，报出双离合器的温度高于安全限值2的故障。如图5所示；

图5　离合器温度安全限值1诊断

2）如果双离合器温度高于安全限值2，在设定时间内，检查双离合器温度是否持续高于安全限值2，如果双离合器温度不是持续高于安全限值2，那么不报出双离合器温度高

于安全限值2的故障，但是需要检查双离合器是否高于安全限值1的故障，诊断措施参考2.3.2。

2.4功能实现及软件测试

根据2.2中设计的软件架构和2.3中的功能策略，在Matlab/Simulink环境中完成模型设计，同时根据前期的需求分析编制相应的测试用例，并完成MIL测试，如果仿真结果满足需求，则利用Targetlink工具进行上述模型的转化, 将Simulink模型转化为可定标的Targetlink模型，如图6所示。

图6　Targetlink模型

2.5代码生成集成

在Targetlink模型中进行定标工作，在定标结束后进行自动代码生成，并完成A2L文件的编辑。

代码生成后，需要将其与底层接口函数进行集成，并在编译环境下进行编译，形成可执行S19文件，并将参量地址编辑到A2L文件中，为标定做准备。然后，利用刷写工具将S19文件刷写入TCU中，最后整车上进行调试。

3、离合器温度诊断及处理调试

为了验证上述模型的控制策略，利用CANape标定工具，建立调试环境，对离合器温度诊断即处理程序在整车上进行调试。

3.1调试环境建立

在CANape工具中添加Database，将生成的A2L文件导入，形成配置环境。并新建调试界面，将所需要检测的信号以图表或数字形式显示，包括：离合器压力、离合器温度、实际档位、各转速信号和故障信息。将相关标定参数调出，包括：档位控制指令参数、离合器控制指令参数、电磁阀控制参数等，最终形成如下图7所示调试界面：3.2 调试结果

图7　调试界面

离合器温度诊断及处理程序的调试，主要是验证离合器温度及诊断功能是否满足需求，因此，需要根据离合器温度诊断和处理需求，对离合器温度诊断和处理逻辑进行测试。

1）对离合器温度传感器对地短路故障进行测试：

在诊断盒中，制造离合器温度传感器对地短路故障，通过观察CANape中采集到的诊断结果，判断软件逻辑是否满足需求。下图8为离合器温度传感器对地短路诊断测试结果。

图8　离合器温度传感器对地短路诊断及处理结果

ErrcodExt=1003表示离合器温度传感器对地短路，从上述测试结果分析来看，该控制程序能够根据软件需求，对离合器温度温度传感器对地短路诊断和处理进行控制，满足软件功能需求。

2）对离合器温度传感器对电短路故障进行测试：

在诊断盒中，制造离合器温度传感器对电短路故障，通过观察CANape中采集到的诊断结果，判断软件逻辑是否满足需求。下图9为离合器温度传感器对电短路诊断测试结果。

图9　离合器温度传感器对电短路诊断及处理结果

ErrcodExt=1004表示离合器温度传感器对电短路，从上述测试结果分析来看，该控制程序能够根据软件需求，对离合器温度传感器对电短路诊断和处理进行控制，满足软件功能需求。

3）对离合器温度高于安全限值1故障进行测试：

图10　离合器温度高于第一限值诊断及处理结果

在CANape中，通过对安全限值1和安全限值2进行标定，检测当离合器温度高于安全限值1时，对CANape中采集到的数据进行分析，判断软件逻辑是否满足需求。下图10为离合器温度高于安全限值1的故障诊断测试结果。

ErrcodExt=19005表示离合器温度超过第一限值，从上述测试结果分析来看，该控制程序能够根据软件需求，对离合器温度高于第一限值诊断和处理进行控制，满足软件功能需求。

4）对离合器温度高于安全限值2故障进行测试：

在CANape中，通过对安全限值1和安全限值2进行标定，检测当离合器温度高于安全限值2时，对CANape中采集到的数据进行分析，判断软件逻辑是否满足需求。下图11为离合器温度高于安全限值2的故障诊断测试结果。

图11　离合器温度高于第二限值诊断及处理结果

ErrcodExt=19005表示离合器温度超过第二限值，从上述测试结果分析来看，该控制程序能够根据软件需求，对离合器温度高于第二限值诊断和处理进行控制，满足软件功能需求。

4、结论

本论文通过对离合器温度诊断和处理的要求，分析满足该要求控制程序需要满足的功能，并设计相应的控制策略，依据此功能策略基于Matlab/Simulink建立同步器控制策略模型，并利用Targetlink工具进行模型转化、定标、自动代码生成，并将生成的代码与底层接口函数进行集成、编译、刷写到TCU中，同时开放标定参数，用CANape标定工具对控制程序进行调试，并进行整车试验测试，经对测试结果的分析，验证该离合器温度诊断和处理程序功能正确，能够满足软件功能要求，可以应用到整车软件功能中。

[1]陈然 ,孙东野，刘永刚. 双离合器式自动变速器建模与控制系统仿真[J]. 重庆大学学报: 自然科学版，2010,33(09):1-7.

[2]赵志国,刁威振，王琪，胡笑天. 干式DCT控制系统硬件在环仿真试验台开发[J].汽车工程, 2012,34(11) 1024-1032.

[3]邓涛, 孙冬野, 秦大同, 刘振军, 胡建军. 重型车辆AMT硬件在环仿真试验研究[J]. 中国机械工程,2010,(02):245-251.

[4]吴光强，杨伟斌，秦大同. 双离合器式自动变速器控制系统的关键技术[J]. 机械工程学报,2007, 43(02):13-21.

[5]刘国强，孙伟，陈德民，郭晓林. 基于多传感器技术的双离合器自动变速器控制系统研究[J]. 计算机测量与控制,2012, 20(05): 1229-1231.

[6]何宁，赵治国，李瑜婷. 双离合器自动变速器换挡规律及其仿真评价[J]. 中国机械工程, 2011,(03):367-373.

[7]杨伟斌，陈全世，吴光强，秦大同. 基于城市循环工况的双离合器式自动变速器同步器的控制策略[J]. 机械工程学报, 2008, 44(12):244-248.

[8]张祥，杨志刚，张彦生. 汽车AMT系统的Matlab/Simulink建模与仿真[J]. 系统仿真学报,2007, 19(14):3339-3343.

[9]黄建明，曹长修，苏玉刚. 机械式自动变速器的换挡控制[J]. 重庆大学学报: 自然科学版, 2005, 28(01):86-89.

DCT Clutch Temperature Diagnosis and Management Method

Ma Peiyi, Zhu Cheng, Wang Qiming
( Anhui Jianghuai Automobile CO., LTD. Technical Center, Anhui Hefei 230601 )

This paper firstly gives a rough instruction about the background of software development and V mode software developing process. Then according to the requests of clutch temperature diagnostic and error manage, do analysis of the function requirements for this DCT clutch temperature diagnostic and error manage with system. And base on the functions, to design responding control strategy, and then build control system model using Matlab/Simulink. Then using Targetlink to convert models, scaling, generate c# code, and do code integration with the interface of basic software, and then compile the code to S19 file and using flashing tool to download into TCU. Then use CANape to do the calibration and testing, finally analyze the results and get the conclusion that this control software has correct function and meet the requests, can be used in DCT system.

Double clutch; transmission; temperature diagnosis; V flow path; Code generation

U472.4

A

1671-7988(2016)11-136-05

马培义（1989-），男，电控设计工程师就职于安徽江淮汽车股份有限公司。