雙離合器式自動(dòng)變速器的控制及其動(dòng)力學(xué)分析

摘要：雙離合器式自動(dòng)變速器（DCT）是兩個(gè)離合器交替?zhèn)鬟f動(dòng)力，通過(guò)控制離合器的接合和分離來(lái)實(shí)現(xiàn)動(dòng)力換擋。為了使換擋過(guò)程平順且不引起發(fā)動(dòng)機(jī)的沖擊，離合器分離和接合的時(shí)間控制就顯得十分關(guān)鍵。本文對(duì)DCT車(chē)輛建立了仿真模型并對(duì)其換擋動(dòng)力學(xué)性能進(jìn)行分析，且在Matlab/Simulink模擬平臺(tái)上建立其動(dòng)力學(xué)模型和控制邏輯結(jié)構(gòu)以進(jìn)行整車(chē)綜合分析。該模型用于研究在換擋時(shí)因作用于離合器的壓力分布變化導(dǎo)致的輸出扭矩的變化，基于該模型使離合器的作用壓力分布達(dá)到最優(yōu)化，從而獲得最佳的換擋品質(zhì)。舉個(gè)例子：該模型可用于模擬DCT車(chē)輛全開(kāi)式的油門(mén)表現(xiàn)，同樣可以用來(lái)評(píng)價(jià)車(chē)輛起步和換擋過(guò)程中的質(zhì)量好壞，以及驗(yàn)證換擋控制的有效性。
關(guān)鍵詞：雙離合器式自動(dòng)變速器（DCT）、自動(dòng)變速器（AT）

1.前言
近年來(lái)，提高乘坐舒適性和燃油經(jīng)濟(jì)性是汽車(chē)行業(yè)的明顯發(fā)展趨勢(shì)。作為動(dòng)力傳遞單元，變速器對(duì)車(chē)輛的性能和燃油經(jīng)濟(jì)性起著十分重要的作用。下面是目前主要的幾種變速器及相關(guān)技術(shù)，它們影響著車(chē)輛的整體性能[1]。手動(dòng)變速器有最高的傳動(dòng)效率，其整體效率高達(dá)96.2%，目前生產(chǎn)的變速器經(jīng)過(guò)改進(jìn)，所能提供的效率不超過(guò)86.3%。帶式無(wú)級(jí)變速器的整體效率可達(dá)84.6%，但它的主要優(yōu)勢(shì)在于它能使發(fā)動(dòng)機(jī)始終在經(jīng)濟(jì)工況區(qū)運(yùn)行從而大幅度省油 [2]。電控機(jī)械式自動(dòng)變速器（AMT）具有手動(dòng)變速器的高傳動(dòng)效率，并使操縱更加簡(jiǎn)便。固定軸式自動(dòng)變速器目前在技術(shù)上可行的方案有兩種，一種是只有一個(gè)離合器，在手動(dòng)變速器的基礎(chǔ)上增加一個(gè)控制單元實(shí)現(xiàn)離合器和換擋操作的自動(dòng)化，該方案在換擋時(shí)通過(guò)離合器切斷發(fā)動(dòng)機(jī)的動(dòng)力輸出，會(huì)產(chǎn)生動(dòng)力傳遞中斷。這種非動(dòng)力換擋會(huì)使車(chē)輛產(chǎn)生不連續(xù)的加速度，影響乘坐的舒適性。另一種方案是使用雙離合器系統(tǒng)，通過(guò)兩個(gè)離合器有順序的接合和分離來(lái)改變輸出轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)矩，克服了單離合器系統(tǒng)換擋動(dòng)力中斷的缺點(diǎn)[3]。這種離合器的換擋特征是典型的常見(jiàn)自動(dòng)變速器的離合器到離合器換擋。
在汽車(chē)行業(yè)中，常用分析模型來(lái)預(yù)測(cè)和評(píng)估新型動(dòng)力傳動(dòng)系統(tǒng)，大量的研究工作集中在模型的建立和變速器的控制上，如常規(guī)自動(dòng)變速箱[4–6]，無(wú)級(jí)變速器[7,8]以及混合系統(tǒng)[9–12]。各種數(shù)學(xué)方法和編程技術(shù)在建立車(chē)輛傳動(dòng)系統(tǒng)的動(dòng)力學(xué)模型和模擬變速器控制性能時(shí)得以應(yīng)用。通常情況下，首先推導(dǎo)各獨(dú)立組件的運(yùn)動(dòng)方程，然后集成到整個(gè)汽車(chē)系統(tǒng)。集成的系統(tǒng)使用屬性開(kāi)發(fā)碼，或是面向?qū)ο蟮木幊汰h(huán)境。相對(duì)于技術(shù)成熟的常規(guī)自動(dòng)變速器，雙離合器式自動(dòng)變速器