基于Infenion C164CI的金属带式无级变速器电控系统设计

来源:网络  作者:网络转载   2019-10-06 阅读:737

  目前,国内外的研究主要着眼于提高无级变速器的转矩容量以增加其应用范围和提高无级变速器的传动效率等方面。故该单片机完全可以满足系统要求且价格低廉。

  CVT所需要的输人信号传感器有节气门开度传感器,发动机转速、主从动带轮转速传感器,获得的信号是速比等控制量的数据依据;油温油压传感器用来检测液压油的温度和系统压力。

  CVT的执行元件是控制夹紧力和速比的两个线性比例压力阀和控制离合器与液力变矩器锁止的两个开关阀。

  3电子控制系统硬件设计系统硬件按功能可分为电源模块、输人模块、微控制系统模块、输出模块、通信模块。微控制系统模块由C164CI单片机、存储器扩展电路、振荡电路、时钟电路、复位电路组成。通信模块主要是与上位机通信,即C164与PC机通过串行接口进行通信。下面讨论输人、输出模块的设计原则。3.1输入模块3.1.1脉冲量输人通道本系统需要检测发动机转速、CVT主动锥轮及从动锥轮转速,采用便于安装的磁电式转速传感器进行测量,其输出信号经过整形电路(见)进行整形得到规则的方波信号。然后输人到脉冲置输入电路捕捉比较单元2,再通过其触发的中断服务进行转速计算。为充分利用C164的内部资源,本系统采用低速普通外部中断和篼速PEC中断相结合的方式,即捕捉单元所捕捉的事件在低转速时触发普通外部中断;在高转速时触发PEC中断。

  这样做避免了篼速时丢失脉冲,提篼了CPU的响应速度和数据的准确度。

  3.1.2楱拟量输入通道本系统中,要实时对发动机油门开度、CVT液压油系统压力、油温信号进行测量,这些信号反应了驾驶员的操作意图和无级变速器的运行状态,是对CVT进行实时控制的必要依据。这些模拟量通过滤波、放大、限幅处理,然后输人到C164CI的A/D转换通道。

  3.1.3开关量输人通道本系统中所检测的开关量有:挡位选择信号、动力/经济模式开关信号、制动信号。这些信号经过分压限幅电路后输人到C164CI的I/O口上,通过软件询的方法来监测其状态的变化,从而确定汽车的工作模式和行驶状态,电路图见。3.2输出模块输出模块就是将单片机输出的控制信号转换成对电磁阀的控制量,驱动其完成相应的操作。速比和夹紧力控制阀为线性比例阀,其充油开关置输入电路量与加在它上面的电压成比例,工作电压为~ 12V.驱动电路见。单片机输出PWM信号经过RC整形为直流,然后经过同相放大器进行电压放大,再经过功率驱动管进行电流放大。

  图S比例M驱动电路受离合器与液力变矩器控制的电磁阀为高速开关阀,通过通断电实现控制对象的压力变化。驱动电路见。C164CI的I/O端口通过比较器控制高频振荡电路的振荡,从而控制复合晶体管开关,接通电磁阀线圈电源。在满足电磁阀性能要求的条件下采用高频振荡电路,缩短了通电时间,降低了电磁阀功耗,提高了系统的可靠性。

  4电子控制系统软件设计电控单元的软件系统是电控系统的核心,它将控制规律、控制算法以及整个硬件系统资源联结在一起实现控制功能。

  软件设计,控制系统软件组成如所示。根据模块化设计思想,将控制软件分为基本控制模块和中断控制模块。

  软件结构。1系统初始化块初始化CPU各个外设的控制寄存器和数据寄存器,设定计数/定时器的工作模式,初始化I/O口的输入输出功能并设置初值,初始化串行通信端口,设定高速捕捉/比较单元的工作方式,初始化监视定时器(WatchDog)等。

  4.2数据采集模块利用内部中断定时采集模拟量及开关量;利用普通外部中断及PEC中断相结合的方式采集脉冲信号。

  4.3数据处理模块对采集到的数据进行处理,通过极值判别及低通数字滤波来抑制干扰信号。

  4.4参数计算模块运用数据处理的最终结果计算所需参数,主要有发动机转速、主/从动锥轮转速、节气门开度、系统压力和油温、CVT带传动的实际速比等。

  4.S控制决策块根据数据采集模块及参数计算模块所得到的系统参数确定当前系统状态,采取相应的控制策略。其中对应CVT前进挡的控制策略主要包括以下几方面:CVT用液力变矩器的主要作用是改善车辆起步及稳定低速行驶,从而增强坏路面通过性,但其传动效率较低。故当车速高于一定值时,将液力变矩器闭锁。作者采用以车速为参数的单参数控制策略,设定闭锁车速及解锁车速2个门槛值(分别为20km/h和15km/h)。当车速高于20km/h时,控制液力变矩器闭锁;当车速低于15km/h时,控制液力变矩器解锁。

  速比控制的目标是根据汽车运行条件,按驾驶员选定的工作模式,自动改变速比,使发动机维持在理想的工作点。驾驶员可在经济模式和动力模式之间做出选择。相应地,CVT电控系统将控制CVT的速比变化,使发动机运转在其经济特性曲线上或动力特性曲线上。为此,对与该CVT相匹配的1.3L发动机进行了台架试验,得到该发动机的万有特性曲线,如所示。

  发动机万有特性图通过多项式拟合获得最佳经济特性曲线函数=/(0及最佳动力性曲线函数、=/p(a)。、、即为某一节气门开度下发动机的目标转速,a为节气门开度。CVT电控系统软件首先依据d通过上述拟合函数计算出发动机目标转速,再依据车速进而确定目标速比。本系统中以速比为控制对象,为获得较好的控制效果而采用了数字PID控制器,控制系统框图见。

  速比控制系统框图在本系统中,通过控制从动缸的工作压力来控制金属带的夹紧力,由于采用高精度的比例阀作为压力控制执行机构,故采用开环控制策略。

  首先根据a及,由发动机数据模型确定发动机输出转矩7,进而计算出从动缸所需的目标工作压力并据此确定控制比例阀电压V信号的大小。控制系统框图如0所示。

  12为台架模拟汽车起步、加速、负载变化工况中速比跟踪效果试验曲线。

  图中两线分别为目标速比和实际速比,起始时刻CVT处于空档位置,金属带传动比为最大值,当离合器接合后车辆起步、加速,实际速比随着目标速比变化而变化,从图中可以看出,速比跟踪效果良好,基本实现预期要求。

  0夹紧力控制系统框。6决策输出模块根据决策结果确定各电磁阀的控制信号,主要包括离合器的接合与分离、液力变矩器的闭锁/开启、CVT的速比调节及夹紧力控制。

  4.7串行通信横块C164CI单片机提供异步/同步串行接口(ASC0),本系统采用异步通信工作方式,设置通信速率为%00bps.将数据采集模块获得的数据通过串口通信发送给监控用的PC机。

  5台架试验验证为了验证电控系统的正确性,在CVT试验台上进行了台架试验。1为试验台系统框图,CVT试台框速比思踪效果试曲线

标签: 变速器
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