金属带式无级变速传动系统匹配控制研究

无级变速器(Continuously Variable Transmission, CVT)可实现速比的连续调节,是理想的车辆传动装置。控制系统是CVT开发中的核心和关键技术,当前无级变速传动系统在匹配控制方面仍面临一些问题,使CVT车辆在动力性、经济性、可操作性等方面的表现都未达到预期水平。本文结合我国CVT产业化的需求,以装备无级变速器的羚羊轿车为研究对象,对CVT匹配控制展开理论及试验研究,主要工作内容如下: ①对发动机、液力变矩器、无级变速装置等关键部件进行性能测试试验,通过试验数据建立各关键部件数值模型,为系统优化匹配及仿真奠定基础。 ②综合考虑发动机工作点、液力变矩器效率和CVT效率,对起步和驱动工况匹配控制规律进行优化。在起步时,综合考虑发动机工作点与液力变矩器效率和CVT效率之间的耦合关系,以驱动功率最大为目标对CVT速比进行优化,获取了起步过程最佳动力性优化控制规律;起步过程结束后,综合考虑发动机工作特性及CVT效率,分别以驱动功率最大及系统效率最佳为目标对CVT速比进行优化,获取了驱动工况最佳动力性与最佳经济性优化控制规律。 ③针对CVT车辆动态工况驱动性能不佳的现象,提出急加速过程发动机转矩补偿与速比变化率限制相结合的控制策略,有效地消除了加速时加速度降低的现象;同时,提出基于参数统计特征的发动机稳态工作线调整策略,利用车辆行驶历史数据合理调整发动机稳态工作点,使动态过程开始前发动机就工作在后备转矩较高的工作点上,提高加速过程的响应速度。以上两种策略相结合可有效改善CVT车辆对急加速等动态工况的响应特性,提高CVT车辆驱动性能。 ④根据车辆匹配控制性能要求,对液压系统性能参数匹配设计方法进行研究,提出了夹紧力与速比控制、离合器控制、冷却润滑等液压子系统关键性能参数及油泵排量的匹配设计方法。按本文方法设计的液压系统性能参数与原系统实际采用的参数接近,说明了所述参数匹配设计方法的正确性和有效性。 ⑤基于Matlab/Simulink仿真工具和dSPACE实时测控系统开发了CVT硬件在环试验台,为控制策略验证及控制软件与控制器的开发与测试提供平台。利用该试验台对本文理论部分进行试验验证,试验结果证实了理论研究的正确性。 本文针对CVT系统匹配控制问题展开研究,仿真及试验结果显示研究成果能有效提高CVT车辆性能,为CVT控制系统产业化开发提供了理论支撑。