基于STT策略的双离合变速器控制优化

李 伟，李 游，周万明

（神龙汽车有限公司技术中心，湖北 武汉 430056）

保证车辆的正常行驶，是车辆最基本的性能目标，在匹配双离合变速器的实车路试中，出现仪表*／s灯闪烁及service点亮无法走车的故障 （故障代码P081C-97），故障发生在红绿灯停车挂入P挡，因是抛锚故障，如果无法在项目阶段予以解决，当用户发生此类缺陷将会产生强烈的抱怨及投诉，将对公司的品牌形象造成一定的负面影响。本文详细阐述了换挡鼓在进入及退出P挡时的工作原理，以及故障产生的原因，通过对多组试验数据的分析及验证，调整STT策略与换挡鼓之间信息交互与协调，保证驾驶员换挡请求予以顺利实现，消除了阻碍项，项目的顺利投放得以保证。

1 故障原因分析

1.1 变速器挡位信号

对于公司双离合变速器，挡位的信号主要由几个方面组成：电子换挡器信号、变速器换挡鼓的信号，以及P挡位置传感器。

电子换挡器的信号主要包括：P／R／N／D／M等挡位，代表驾驶员的需求。

变速器换挡鼓的信号主要是由换挡鼓的角度来设计的，不同的角度代表不同的挡位。

在挡位结合的情况下，P挡换挡鼓角度为0°，R挡为20°，N挡和D挡为73°。

P挡位置传感器主要出于安全的角度考虑，专门对驻车状态进行监控，以确保当前是否处于驻车位置，防止溜坡等安全事故发生。

电子换挡器的信号需要与变速器换挡鼓的信号一致，才能正确识别出挡位状态。

1.2 P挡锁止机构简介

双离合变速器的P挡锁止换挡机构基本由换挡鼓、电磁阀、解耦连杆、回位弹簧、P位置传感器、驻车机构等部分组成，主要负责P挡的进入和退出操作。如图1所示。

图1 P挡机构示意图

1.2.1 P挡锁止

当驾驶员有P挡锁止需求时，由电磁阀控制限位销伸出①，推动解耦连杆旋转②，当解耦连杆脱开后③，回位弹簧拉动驻车棘爪使棘轮锁止车辆④，连接板随之旋转⑤，实现P挡锁止功能的同时，换挡鼓由当前挡位角度 （73°）逐步进入P挡0°位置，P位置传感器检测到驻车机构处于P挡，P挡正式挂入。如图2所示。

图2 P挡机构锁止示意图

1.2.2 P挡解锁

当驾驶员请求退出P挡时，则是由换挡鼓率先开始移动，即由0°逐步转动到73°，带动解锁连杆移动，从而使得连接板转动以拉动驻车棘爪脱开实现解锁，同时P位置传感器检测到非P挡的位置，则退出P挡的整个操作得以全部完成。

1.3 数据分析

为详细探究此故障出现的条件，要求15台专业捉虫驾驶员除了正常路试验证外，增加挂入P挡操作：即在红绿灯路口停车时要求挂入P挡，每天每台车尝试100次以期再现故障。通过随车记录仪记录的信息，捕捉到了故障发生时的数据，见图3。

图3 故障数据分析结果

对采集到的数据进行梳理分析，故障产生的条件如下。

1）驾驶员踩下制动踏板，STT启动，发动机转速开始下降。

2）在发动机停机阶段，驾驶员挡位的需求由D-P-D，换挡鼓保持73°。

3）发动机已停止，换挡鼓开始向P挡即0°位置移动。

4）驾驶员松开制动踏板，STT开始重新启动发动机。

5）发动机启动成功后，换挡鼓会继续进入到P挡位置，然后再开始退出P挡位置。

6）换挡鼓停在某一角度处，Pocde被激活，故障出现。

1.4 故障重现实验

通过对上述故障产生条件进行梳理，由专业技术人员按照故障出现的条件，进行了故障重现实验，见图4。

图4 复现试验结果

通过复现的故障，梳理出如下几个特殊条件。

1）进入STT策略时，即发动机转速在逐步降低至0的过程中，换挡鼓的位置会被限制移动 （图中标识1）。

2）在退出STT策略时，即发动机转速由0至600tr／min时，此时换挡鼓也会被限制转动 （图中标识2）。

3）驾驶员松开制动踏板，是发动机重新激活的条件；也是开始进行安全诊断的起始点。

4）如果驾驶员的换挡操作D->P->D快速完成，如300ms，换挡完成后立即松开制动，此时会激活安全诊断，系统监测到当制动信息丢失超过800ms后，换挡鼓仍在尝试退出P挡，系统认为存在安全风险，P081C-97的代码将会被激活。

2 P挡无法退出的原因分析

通过分析可以得出P挡无法退出的原因：首先，由于双离合变速器换挡机构的特殊性，进P挡时，由驾驶员发出挂入P挡请求，后由电池阀带动整个执行机构来实现，换挡鼓随后转动到0°位置；退P挡时，由换挡鼓率先转出0°位置，随之带动驻车棘爪脱出驻车齿轮，退出P挡来得以实现；其次，在STT功能激活时，当用户快速地由D-P-D进行挡位切换时，激活了安全诊断的条件。

为了更好地理解故障发生的条件，先将各信号之间的关系展示如下，见图5。

1）在STT功能激活时，发动机停机和重启的过程中，换挡鼓的位置都未发生变化，见图5中黑色圆圈标识处。

2）在退出P过程中，制动信号丢失超过一个安全诊断的阈值 （即＞800ms），由于驾驶员退出P的意图仍未实现，换挡鼓会继续移动，但已经触发了安全条件，系统将禁止换挡鼓的进一步退出。

3）在关闭STT系统时，按照相同的操作，可以发现换挡鼓在进入和退出P挡的操作都可以很顺利地实现；且实际路试中，亦未发现在关闭STT功能的情况下出现此故障。因此，故障的出现是由STT策略的影响导致。

图5 换挡鼓控制逻辑示意图

3 改进方案与效果

3.1 STT进入时允许换挡鼓转动

在STT进入时，发动机会切断供油，转速逐步降低，发动机控制系统所需的能量需求在逐步降低，此时蓄电池可以为换挡鼓的运转提供充足的能量。经HIL台架验证表明，在进入STT时，允许换挡鼓运转，不会造成任何负面影响，此处的控制逻辑在后续的软件升级中得以优化。图6为B555软件的实车验证结果。

图6 B555软件的实车验证结果

发动机停机过程中有近1500ms的时间，而换挡鼓进入P挡角度的时间约为800ms，故此阶段允许换挡鼓转动，可以为后续退出P挡的运转提供较多时间，将会大大降低故障触发的概率。

3.2 STT退出时的优化

在STT退出时，发动机需要启动，此时换挡鼓也有转动的需求，即当变速器和发动机同时有电压需求，系统会优先保证发动机的需求，保证发动机能够成功启动；同时则会限制换挡鼓的运动 （减少电压的需求）。因此当STT退出时，系统限制换挡鼓移动的控制逻辑是合理的。

相应地，如果更改STT退出的条件，即当挂入D时，首先启动发动机，也错开换挡鼓的运行时间，经过与发动机控制系统工程师交流后得知，STT策略的更改，需要较长时间的验证，而且影响相关的系统较多，结合当前项目即将进入投放阶段，则不对STT整个策略进行演变。

3.3 优化快速换挡的控制

从上述可以得知，故障发生时，驾驶员在整个D-P-D的换挡操作都是在0.5s内完成的，而实际用户很难会在1s的时间内完成类似操作，但是为了避免故障的发生，在系统中，如果在1s内完成D-P-D的操作，系统则忽略此次的换挡请求，默认为是无效的换挡请求。图7为B555软件的实车验证结果。

图7 B555软件的实车验证结果

3.4 安全诊断时间的优化

故障发生时是在松开制动踏板，即制动信号置0后800ms内，系统仍检测到换挡鼓在退出P的转动，因此时驾驶员的真实意图并没有得以实现，因此800ms的时间设定是否合理呢？经过与安全诊断专家的充分交流，800ms时间的设定，是为了防止当驻车在一定的坡度路面时，因误操作而导致的P挡退出 （即1000ms也是一般情况下换挡鼓退出P的时间），故车辆不会发生位置的移动，因此也就会杜绝因溜车可能产生的事故；如果延长时间至1.5s，则意味着可能发生移动的时间大约为0.5s，也就可能存在发生事故的风险，综合上述的解决方案，在安全诊断时间方面不再进行调整。

3.5 改进效果

优化升级后的软件，在15台捉虫车上继续进行路试试验，在新软件共计试验22500次，行驶里程超过225000km，未发生类似一起故障，因此认为此方案真实可靠。

4 综述

本文通过对双离合换挡机构的深入研究，逐步推理出当STT策略激活时，为了系统的安全，限制了换挡鼓的运动，以致在退出P挡未完成时，已经触发了安全诊断阈值。通过软件的优化升级，增加了换挡鼓进入P挡的时间，同时对驾驶员的操作意图进行识别，也对安全诊断阈值的设定有了更深入的了解和认识，增加了系统的安全可靠性。

由于双离合变速器的开发是公司全新的开发项目，此问题的分析解决，中方技术人员全程参与分析，并对问题的分析和解决提出独到的解决方案及可行性验证，是通过变速器软件优化来解决实际问题的一次成功案例。在整个分析处理过程中，对变速器控制原理的理解更加透彻，对控制原理和设计逻辑的合理性也有了新的认识，为双离合器投放后问题的分析和解决积累了可贵的经验。

由于该系列变速器会在公司的更多车型上匹配使用，因此此次更改的经验将反馈到后续项目中被应用和推广，同时对于指导变速器的自主标定工作具有实际的借鉴意义。