液力自动变速器电磁阀自动标定及数据处理平台开发

2023-03-03琼WeiQiong

北京汽车 2023年1期

关键词：电磁阀变速器台阶

魏琼Wei Qiong

魏琼
Wei Qiong

（陕西国防工业职业技术学院，陕西西安 710300）

液力自动变速器的电磁阀颤振（dither）标定对提升换挡质量有重要意义，通过MATLAB软件编程实现dither标定自动化及数据处理自动化，既降低了人工成本，又提高了工作效率，同时提升了整车换挡质量，改善了乘坐舒适性。

液力自动变速器；电磁阀标定；数据处理

0 引言

液力自动变速器通常通过电磁阀对油路进行控制，实现离合器结合、换挡等动作。电磁阀的性能及控制精度直接影响整车的驾驶性及舒适性。其中，电磁阀颤振（dither）值为电磁阀的重要参数，使电磁阀快速响应驱动电流并达到期望状态，提升整车换挡性能，设置合适的dither值是整车换挡标定的基础。

P2C（Pressure to Current，压力电流跟随曲线）是评价电磁阀性能的关键指标，电磁阀标定中确定dither参数时，通常通过分析电磁阀P2C特性完成。最佳P2C要求离合器油压相对于电磁阀驱动电流具有良好的跟随性且压力台阶平稳，实现电控的精准控制，最大限度地提升换挡质量。

液力自动变速器研发中需要花费大量时间用于电磁阀标定，人工标定程序繁琐且无法对数据进行量化分析。本文通过编写MATLAB程序，实现电磁阀标定过程自动化及数据处理自动化，降低人工成本，同时提高工作效率。

1 dither标定

1.1 dither介绍

比例电磁阀通过驱动电流产生不同大小的电磁力来改变阀芯位置，从而控制油路中油液的压力和流量。由于加工精度以及油液中杂质等因素会导致电磁阀阀芯卡滞，此时电磁阀控制精度变差，引起离合器压力波动和控制不稳定，为此，在电磁阀控制电流基础上加入dither颤振电流[1]，如图1所示。

图1 dither工作原理

在颤振电流作用下，电磁阀阀芯始终处于抖动状态，将阀芯运动的静摩擦力转化为动摩擦力，有效减少阀芯卡滞。

1.2 人工标定

VISION是用于ECU（Electronic Control Unit，电子控制单元）开发、标定、测量与数据分析的工程软件，依赖硬件工具CAN记录仪，如Kvaser或CANape等与TCU（Transmission Control Unit，自动变速箱控制单元）进行数据交互。本文采用VISION对dither参数进行测量，分为dither幅值和dither频率，如图2、图3所示。

图2 dither幅值map图

图3 dither频率map图

在图2、图3中，第1行X值表示控制电流的大小，第1列Y值表示不同温度值，数据区域为Z值表示dither幅值或频率。通常，不同控制电流和温度下，dither的最优匹配值不同，标定时需要尝试不同参数组合以确定dither最佳效果。

在不同dither参数组合下进行P2C测试，采用图2、图3中map图数据进行测试，得到如图4所示曲线。

图4 不同dither参数组合的P2C测试

在图4中，当离合器压力处于600 kPa之前时，控制电流台阶为每20 mA为一个阶跃，并在每个台阶处停留1 s；当离合器压力超过600 kPa后，控制电流台阶为每50 mA为一个阶跃。因为在600 kPa之前，尤其在KP（Kiss Point，半接合点）附近，更容易产生压力波动，此时车辆换挡容易造成扭矩冲击，对P2C曲线要求更高。在600 kPa之后，离合器摩擦片基本压紧，此时扭矩波动小，对P2C曲线要求较低，此时控制电流曲线的跟随性更好，曲线光滑性更优。

不同控制电流所匹配的dither参数值不同，需要反复尝试各种dither参数组合，并对每个组合进行P2C测试，需花费不少时间，对一台变速器进行精细化人工标定往往需要花费几天时间。

1.3 自动化标定

为了节省人工成本，利用MATLAB软件进行电磁阀参数自动化标定处理。通过MATLAB调用VISION接口函数，实现对VISION软件的控制，进而实现对TCU标定量读写。MATLAB中主要接口函数如图5所示，可通过methodsview函数调用VISION软件的接口函数及查看使用方法[2]。

图5 MATLAB中VISION接口函数示例

厂家在出厂的电磁阀中会给出dither参数推荐，以推荐参数为基准采用其0.5、0.75、1、1.25、1.5倍数值进行排列组合，共生成25组dither参数值。分别采用每组值对目标电磁阀进行P2C测试，如图6所示。

注：Amp为dither幅值，Freq为dither频率。

从图6可以看出，同一离合器电磁阀在相同的颤振频率下，改变dither幅值，P2C曲线会随之变化。当dither幅值为300 mA时，压力曲线波动幅度比较大；当dither幅值调整为100 mA时，压力曲线波动幅度比较小，此时压力曲线可以比较好地跟随需求电流曲线。适当地调整颤振幅值，可以较好地消除离合器压力曲线的波动。过大的颤振幅值可能会产生更大的波动，使阀芯受磨损。

测试中，调整颤振幅值的同时需要调整颤振频率，使压力曲线较好跟随电流曲线，从而进一步优化P2C曲线。

经过测试，每标定一个电磁阀大概需要13 min，之前人工标定一个电磁阀大概需要一天时间。为了方便后续的数据处理，需要对每一个电磁阀的每一组dither参数所对应的P2C数据进行标识。以SS1开关阀为例进行说明，将其dither参数作为标识符：以幅值作为电磁阀的标识，假设基准幅值为100，首先取其0.5倍，即设置SS1的dither幅值为50，然后将所有可能的频率值与幅值50进行组合，得到幅值50对应各频率的dither组合数据；之后变换SS1的dither幅值为基准幅值的0.75倍，即取值为75，再将所有可能的频率值与幅值75进行组合，得到幅值75对应各频率的dither组合数据；……；通过不断迭代，将幅值与频率的所有可能取值进行组合测试。如此可以通过标识符来检索各P2C数据，当所有电磁阀标定完成后，将测试数据保存并转化为.mat文件。

2 数据处理

得到标定数据后进行处理得到每一个电磁阀匹配的最优dither参数。MATLAB利用标识符及循环语句对上述25组P2C数据进行批量处理，利用eval函数将各电流台阶下的压力数据存储到数组中，并对每一个压力台阶计算方差，之后利用循环语句对25组P2C数据的每一个电流台阶所对应的压力数据的方差进行横向对比，如图7所示。

注：Pn为各电流台阶对应的压力方差的最小值。

通过对比，图7中B曲线在前2个电流台阶处的压力方差值最小，将方差最小的P2C数据所对应的dither组合作为该压力台阶的最优解，得到所有电流台阶下dither的最优组合0（幅值）、1（频率），对0、1进行4次多项式拟合，得到0=40×4+30×3+20×2+10×+00，1=41×4+31×3+21×2+11×+01，其中，为电流值。将图2、图3中电流值0、100、200、300、400、500、600、700、800、900、1 000、1 500依次代入拟合式，得到所对应的幅值与频率的拟合结果，如图8所示，第2行为幅值拟合结果，第4行为频率拟合结果。