干式双离合器电机控制器的设计

吴士超 徐雷

（长安福特汽车有限公司，重庆 401122）

福特六档干式双离合自动变速器结构简图如图1所示，双离合器式自动变速器（Dual Clutch Transmission，DCT）具有响应速度快、环保、运动性强等优点，可实现整车良好的动力性、经济性和换挡平顺性。然而干式双离合器通过摩擦片来传递扭矩，当在各档之间反复切换时，由于摩擦片存在滑磨，容易导致摩擦片发热和磨损，磨损到一定程度后需要更换摩擦片。维修时换上新的摩擦片后，需要通过台架试验抽检摩擦片的发热及磨损情况。本文通过控制离合器电机接合过程参数，即控制离合器的结合程度和结合时间来调整摩擦片正压力从而改变摩擦片的发热及磨损状况，以便确定摩擦片是否符合要求[1]。

图1 福特六档干式双离合自动变速器结构简图

1.控制器硬件电路设计

控制器硬件电路如图2所示。硬件部分主要包括电源模块设计，驱动模块设计，485通讯模块设计。

图2 控制系统总体硬件原理图

离合器电机的供电电源为12V，而控制系统单片机以及部分电子元器件的供电电源为5V，因此需要设计电源电路，将12V降至稳定的5V电压输出。LM7805为稳压芯片，为了避免由于电源正负极接反而造成的元器件损毁现象，在电源与LM7805之间串联了一个二极管。为了达到良好的滤波效果，在极性电容旁边并联一个电容值较小的非极性电容[2]。

离合器电机为带有霍尔传感器的三相无刷电机，单片机RC2引脚作为逻辑控制引脚。当RC2输出为逻辑低，则INLA，INHB，INLB全为高，此时为驱动芯片align模式，驱动器使电机两相同时通电，达到恒流，使离合器电机接合时传递足够大的扭矩；当RC2输出为逻辑高，则INLA，INHB，INLB为霍尔信号真实值，驱动芯片控制电机转动，控制离合器电机接合[3]。

485通讯模块是将App中设置的数据传给单片机，使其控制电机接合程度，接合时间及接合次数设置。

2.软件程序设计

福特DPS6变速箱离合器电机控制器的主要功能有离合器电机转速设置、离合器电机结合时间设置、离合器电机恒流控制等。控制系统上电后，主程序首先对单片机PIC18F23K22进行初始化，初始化后的每次次主程序循环都要清看门狗WDT。接下来主程序检测数据是否更新，如果数据没更新就一直检测等待数据更新；当数据更新，调用数据接收子程序和数据处理子程序，新子程序[4]。之后调用参数设置子程序，将更新的数据用于参数设置，参数设置完成将允许INT2外部中断和TMR0内部中断，以检测离合器电机的行程和转速。然后主程序调用离合器电机正转子程序，控制系统获得设置的转速参数，将使能PWM模块，使离合器电机保持驱动状态，当设置的行程完成之后，关掉单片机的PWM模块并调用刹车子程序，使电机停转。接下来单片机调用恒流控制子程序，此时INLA，INHB，INLB输入到驱动芯片DRV8343全为高，使离合器电机两相同时通电，达到离合器结合且不在压力的作用下转动，驱动控制系统将通过调节PWM的占空比，来实现恒流大小的调节。到达结合时间之后，将调用离合器电机反转子程序，使离合器电机回到初始位置。之后再调用一次刹车程序，达到续流保护的作用。之后进入下一个主程序循环[5]。

3.Matlab App Designer开发控制App

通过Matlab App Designer开发一个App，用于离合器电机1、2的转速、转动圈数和结合时间设置，并且可以在这个设置基础上进行循环测试。App界面如图3所示。

图3 App界面显示

设置参数后，反馈数据如图4所示。

图4 参数设置及反馈

4.试验结果与分析

试验数据表入表1所示。设置不同PWM占空比，恒流大小的试验数据[6]。

表1 恒流试验数据表

当恒流大小满足10A后就能达到不打滑，所以在离合器电机结合时，设置PWM占空比为30%，使结合完全稳定。

5.结论

福特DPS6双离合变速箱离合器电机在恒流大小为10A时可以不打滑，在转动圈数在12圈时能达到结合完全，结合时间和循环次数对应试验标准，检测温升，符合PV实验标准即可出厂。通过此控制器保证快速、准确地检测不合格的离合器摩擦片。