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液力自动变速器电磁阀自动标定及数据处理平台开发北京汽车2023.No.1 26 北京汽车北京汽车文章编号：1002-4581（2023）01-0026-04液力自动变速器电磁阀自动标定及数据处理平台开发魏琼Wei Qiong（陕西国防工业职业技术学院，陕西 西安 710300）摘要：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。关键词：液力自动变速器；电磁阀标定；数据处理中图分类号：U463.22+1文献标志码：ADOI：10.14175/j.issn.1002-4581.2023.01.0070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。1dither 标定1.1dither 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 1dither 工作原理在颤振电流作用下，电磁阀阀芯始终处于抖液力自动变速器电磁阀自动标定及数据处理平台开发北京汽车2023.No.1 27 北京汽车北京汽车动状态，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 2dither 幅值 map 图图 3dither 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 600kPa 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 5MATLAB 中 VISION 接口函数示例液力自动变速器电磁阀自动标定及数据处理平台开发北京汽车2023.No.1 28 北京汽车北京汽车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。图 6目标电磁阀不同 dither 值的 P2C 测试从图 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 13min，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。图 7不同 P2C 数据对比通过对比，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y0（幅值）、y1（频率），对y0、y1进行4次多项式拟合，得到y0=k40 x4+k30 x3+液力自动变速器电磁阀自动标定及数据处理平台开发北京汽车2023.No.1 29 北京汽车北京汽车k20 x2+k10 x+k00，y1=k41x4+k31 x3+k21x2+k11x+k01，其中，x 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。图 8电磁阀最优 dither 组合3结束语本文采用 VISION 接口函数实现了在MATLAB中对 TCU 标定量的读写，完成了液力自动变速器电磁阀的自动标定及后处理，提高了电磁阀标定效率，并节省了人工成本，文中所用方法为后续自动化测试提供了方向性参考。参考文献1肖文颖，姜立标.变速器电液系统分析及颤振电流控制J.机床与液压，2014，42（10）：140-143.2吴穷，刘志慧.基于COM技术的Matlab接口研究与应用C/第19 届中国过程控制会议论文集(2).2008：391-393.2022 09 29=收稿日期：（上接第 17 页）（a）NEDC 工况电控相电流 I 分布（b）整车负载比例分布图 9NEDC 工况电控相电流分布和整车负载分布4结论本文对比分析了SiIGBT和SiCMOSFET两种器件的结构和特性，二者正面均为MOS结构，但前者背面 P 型掺杂形成的 PIN 结构使其具有电导调制效应，降低了导通损耗，但增大了开关损耗。SiC功率器件具有高临界击穿场强、高饱和电子漂移速度、高热导率和高熔点等优点，可以满足新能源汽车对电控高功率密度、小型化的需求。对比了两种典型功率器件的损耗，Si IGBT 的损耗明显高于SiCMOSFET，在NEDC工况下，后者较前者损耗降低71%、电控效率也有提升。整车实际运行工况下轻载（电流150A）比例大于90%，此时SiCMOSFET电机控制器效率更优，可以增加新能源汽车的续驶里程，在系统成本可控条件下，采用SiCMOSFET功率器件是汽车行业的发展趋势。参考文献1赵佳伟，胡明辉，荣正璧，等.驾驶风格对纯电动汽车能耗的影响J.重庆大学学报，2021，44(12):103-115.2李良璋，王心坚.PMSM 控制器逆变电路效率仿真分析J.微特电机，2014，42(7):43-46，65.3LANGPOKLAKPAM C,LIUAC,CHU K H,et al.Review of SiliconCarbideProcessingforPowerMOSFETJ.Crystals,2022,12(2):245.4LIU G Y,LI K J,WANG Y G,et al.Recent Advances and Trendof HEV/EV Oriented Power Semiconductorsan OverviewJ.IETPower Electronics,2020,13(3):394-404.5刘国友，黄建伟，覃荣震，等.高压大电流（4500V/600A）IGBT芯片研制J.电工技术学报，2021，36(4)：810-819.6蔡蔚，孙东阳，周铭浩，等.第三代宽禁带功率半导体及应用发展现状J.科技导报，2021，39(14)：43-55.7RANSTAD P,NEE H P,LINNER J,et al.An ExperimentaEvaluation of SiC Switches in Soft-Switching ConvertersJ.IEEETransactions on Power Electronics,2015,29(5):2527-2538.8刘洋，苏建徽基于 RB-IGBT 的三电平光伏并网逆变器的效率分析J高压电器，2012，48(6)：70-749赵辉，徐红波.MOSFET 开关损耗分析J.电子设计工程，2015，23（23）：138-140.2022 10 08=收稿日期：