雙離合器式自動變速器的控制及其動力學(xué)分析

摘要：雙離合器式自動變速器（DCT）是兩個離合器交替?zhèn)鬟f動力，通過控制離合器的接合和分離來實現(xiàn)動力換擋。為了使換擋過程平順且不引起發(fā)動機的沖擊，離合器分離和接合的時間控制就顯得十分關(guān)鍵。本文對DCT車輛建立了仿真模型并對其換擋動力學(xué)性能進行分析，且在Matlab/Simulink模擬平臺上建立其動力學(xué)模型和控制邏輯結(jié)構(gòu)以進行整車綜合分析。該模型用于研究在換擋時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到最優(yōu)化，從而獲得最佳的換擋品質(zhì)。舉個例子：該模型可用于模擬DCT車輛全開式的油門表現(xiàn)，同樣可以用來評價車輛起步和換擋過程中的質(zhì)量好壞，以及驗證換擋控制的有效性。
關(guān)鍵詞：雙離合器式自動變速器（DCT）、自動變速器（AT）

1.前言
近年來，提高乘坐舒適性和燃油經(jīng)濟性是汽車行業(yè)的明顯發(fā)展趨勢。作為動力傳遞單元，變速器對車輛的性能和燃油經(jīng)濟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)，它們影響著車輛的整體性能[1]。手動變速器有最高的傳動效率，其整體效率高達96.2%，目前生產(chǎn)的變速器經(jīng)過改進，所能提供的效率不超過86.3%。帶式無級變速器的整體效率可達84.6%，但它的主要優(yōu)勢在于它能使發(fā)動機始終在經(jīng)濟工況區(qū)運行從而大幅度省油 [2]。電控機械式自動變速器（AMT）具有手動變速器的高傳動效率，并使操縱更加簡便。固定軸式自動變速器目前在技術(shù)上可行的方案有兩種，一種是只有一個離合器，在手動變速器的基礎(chǔ)上增加一個控制單元實現(xiàn)離合器和換擋操作的自動化，該方案在換擋時通過離合器切斷發(fā)動機的動力輸出，會產(chǎn)生動力傳遞中斷。這種非動力換擋會使車輛產(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)，通過兩個離合器有順序的接合和分離來改變輸出轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)矩，克服了單離合器系統(tǒng)換擋動力中斷的缺點[3]。這種離合器的換擋特征是典型的常見自動變速器的離合器到離合器換擋。
在汽車行業(yè)中，常用分析模型來預(yù)測和評估新型動力傳動系統(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)自動變速箱[4–6]，無級變速器[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)在建立車輛傳動系統(tǒng)的動力學(xué)模型和模擬變速器控制性能時得以應(yīng)用。通常情況下，首先推導(dǎo)各獨立組件的運動方程，然后集成到整個汽車系統(tǒng)。集成的系統(tǒng)使用屬性開發(fā)碼，或是面向?qū)ο蟮木幊汰h(huán)境。相對于技術(shù)成熟的常規(guī)自動變速器，雙離合器式自動變速器