基于DCT的自適應巡航 低速控制策略的優化方法

李偉 方維 周友

摘要：本文首先介紹雙離合器變速器（DCT）控制軟件中的低速控制策略的基本邏輯，對離合器扭矩精準控制;其次針對自適應巡航（ACC）的低速工況，開發了以DCT扭矩請求為主的低速控制的優化方案，實現自動跟停、快速和平順起步。最后針對當前項目，對優化控制策略進行了詳細測試和評估，可滿足平臺需求，保證了其控制可行性。

關鍵詞：雙離合器自動變速器;自適應巡航系統;離合器控制;低速控制

中圖分類號：U462文獻標識碼：A

0引言

自適應巡航系統的應用得到了廣泛的認可和肯定，該系統功能在整車上涵蓋的工況有定速巡航、跟車巡航以及特殊工況，而特殊工況是跟停、上坡、下坡、跟車和坡道跟車等低速起步工況，主要由蠕行工況和起步工況構成。而雙離合器變速器控制（DCT）的難點之一，是車輛起步過程中對離合器傳遞扭矩的控制。為了保證快速、平穩起步，如何精準控制離合器扭矩成了關鍵。

本文研究了雙離合器變速器在自適應巡航控制起步工況中，因雙離合器特性引發的上坡抖動、溜坡等問題，確保車輛在不同環境下能夠快速、平順起步，實現了雙離合器控制在自適應駕駛控制系統中的應用。

1自適應巡航系統方案

車身電子穩定系統加減速模塊（ESPVLC）主要計算不同環境的車輛驅動力，很難考慮不同工況、環境下雙離合器所帶的拖曳扭矩、摩擦損失，所以本文先介紹雙離合器變速器的自動巡航低速控制優化后的系統方案。該系統最主要優化自適應控制器（ACC）、車身電子穩定系統（ESP）、發動機控制系統（EMS）和變速器控制系統（TCU）。

（1）車身電子穩定系統：根據ACC獲取加速度、減速度控制指令，對輪缸壓力進行增壓或減壓的操作，同時通過VLC模塊計算出整車在當前環境下所需的最小驅動力。該驅動力請求不再發送給發動機控制單元（EMS），而是通過減速指令、目標車速指令或整車所需最小驅動力值發送給TCU控制器，通過綜合條件判斷來決定提供車輛駕駛驅動力方式。

（2）變速器控制系統：根據ACC與ESP所發的控制指令，實現在不同環境、不同坡道的目標車速行駛，根據坡道或其他環境特征，判斷是蠕行控制策略，還是帶虛擬油門的起步控制邏輯，基于當前判斷在原有的低速控制邏輯中增加最小驅動力的補償。

（3）發動機控制系統：只需要根據TCU的發送控制指令，來實現原有蠕行策略的TCU＼EMS扭矩交互模式以及新增的TCU起步增扭請求邏輯模擬油門，實現自適應巡航系統所需要的扭矩請求。

2雙離合器起步工況分段控制

以發動機轉速控制為目標的濕式離合器起步控制根據實際發動機轉速分為3個不同的階段狀態。從圖1中發動機轉速變化趨勢，分析各階段變化。

階段1：控制發動機轉速迅速穩定上升到合適區域，保證發動機輸出足夠扭矩。

階段2：通過平衡發動機扭矩和離合器扭矩，將發動機轉速基本維持平穩，逐漸加速輸入軸轉速。

階段3：當輸入軸轉速和發動機轉速同步時，避免離合器接合過猛，輸軸轉速應該平順地接近發動機轉速。

起步控制是由于離合器的摩擦系數、加速踏板、發動機轉速、發動機飛輪端扭矩及變速器油溫不斷的變化才導致難以控制[1]。因此，在起步策略中，離合器的目標扭矩在DCT起步控制中主要由2部分構成：PID計算、前饋項。PID依據發動機的實際轉速和目標轉速之差值采用閉環控制的方法計算相應的扭矩值[2]，而前饋項FF則通過溫度和油門踏板采用開環控制的方法計算獲取扭矩值。所以階段性的劃分能夠更針對性的進行相應標定。

在起步初期，為了保證發動機轉速能夠平穩地升速，并且防止前期壓力跟不上的情況發生，其前饋項和PID的關系如下。

TComb=max（Ttgt，TFF）

針對PID的計算，在策略中使用如下公式。

Ttgt=Teng-TPID

其中，TComb代表離合器實際結合扭矩;Ttgt代表離合器目標扭矩;Teng代表發動機扭矩;TPID代表PID目標扭矩。

而在自適應巡航控制中，以上策略在不同坡道、不同路面聯調時確存在很多性能問題，比如車輛扭矩不足抖動、起步頓挫、沖擊、下拉發動機及加速度不線性等問題，原因在于ESP所計算的驅動力無法考慮離合器摩擦特性以及自身損失量。為了保證不改變原有起步策略的情況下，變速器控制器增加了扭矩請求控制，其關系如下。

TINC=TEsp+Tloss+Tslp

其中，TINC代表離合器請求扭矩;TEsp代表Esp基于當前環境所需最小驅動力;Tloss代表離合器自身滑磨損失扭矩;Tslp代表基于不同坡道所需修正扭矩。

通過TCU自身計算的TINC發送給EMS，EMS扭矩計算模塊接受到TCU的請求扭矩后，經過pedalmap反算出所需要執行的虛擬油門和實際扭矩反饋給TCU控制器。TCU根據接受到的這些信息，再次執行自身的起步控制，形成一個閉環控制。經過實車驗證，以TCU扭矩請求來控制離合器起步的控制策略，在配有濕式雙離合器的車輛自適應巡航系統中可以發揮很好的作用，使得車輛起步響應快速、平穩。

3雙離合器蠕行工況控制

蠕行工況為正常不踩油門起步，車輛是從靜止到平順起步，最后到穩定的蠕行車速[3]。為了維持穩定的車速，主要采用的變速器離合器自身控制和發動機自身怠速調節共同但又獨立實現的，其過程主要分為3個階段。

階段1：采用開環控制，主要為了快速建立離合器壓，加快車速響應。

階段2：采用前饋加閉環控制調節離合器大小，讓離合器實際轉速快速接近目標車速。

階段3：采用閉環控制讓離合器實際轉速穩定在目標轉速，讓車輛速度平穩行駛。

此外，變速器自身會向發動機發送怠速請求、扭矩補償以及變速器摩擦損失值，發動機會根據這3個調節來控制相關的自身怠速量[4]。而車身穩定系統的請求扭矩，很難平衡兩者的聯系，采用變速器自身扭矩請求的方式，能夠很好地解決低速跟車難、起步不平順抖動等問題。所以針對該工況，在ACC巡航中做了以下幾點控制策略優化。

（1）優化策略觸發條件：車身穩定系統的驅動力小于變速器自身請求的扭矩補償量或坡道小于某個標定量值。

（2）優化扭矩補償條件：基于不同坡道結合當前車身穩定系統的驅動力條件做相關補償。

（3）優化維持車速穩定扭矩：維持車速穩定的最小扭矩值，將其變更為基于不同坡道做相關標定。

4ACC低速控制的實測分析

前文已提到低速控制中的2種工況：蠕行工況和起步工況，介紹了2種工況對于車身穩定系統中因離合器特性所帶來的問題以及優化策略。為了確保其正確性，對優化前的實車問題數據做分析。

首先，對蠕行工況性能進行相關采集。通過數據可以很明顯看到，發動機轉速存在嚴重下拉。原因在于車身穩定系統請求扭矩不足，發動機自身控制的怠速響應不了其扭矩補償，影響了在原有策略中離合器自身扭矩補償的功能。這使得自適應巡航系統在低速控制下的駕駛性很難標定，可控性不高。

其次，對起步工況也進行了采集，發現其加速變化不線性。原因在于離合器滑磨損失量、靜摩擦轉動摩擦過程的變化量，車身穩定系統無法考慮，只能由變速器控制系統來處理，使得起步工況的線性加速非常難處理。

優化策略也做了相同工況的數據采集。經過測試發現，結果滿足預期目標，能夠有效防止發動機轉速下拉，同時也使得發動機的扭矩穩定在正常值范圍內，不再偏高或偏低。但是存在以下2個問題。

（1）對兩工況還存在頻繁切換的問題，通過不同坡道的嘗試測試，增加蠕行工況的觸發條件優化后，坡道標定值為7%的條件。（2）自適應巡航系統的跟停工況不適合大坡，因為沒有坡道保持功能的存在，壓力退出延遲;同時動力響應需要一點時間，導致容易觸發該系統溜坡退出的條件。因此在變速器低速控制中，

增加坡道大于20%觸發抑制其功能的條件。通過理論分析和實測結果，新增的策略不僅減小了車身穩定

系統中請求不足或過高的因素，也規避了原策略低速控制中兩工況因車身控制引起的界限不明而頻繁切換的問題，使得低速起步性能在不同環境不同坡道下更加可控、可靠，性能更加快速、平順。

5結束語

濕式離合器起步控制是一種復雜的非線性控制過程，而自適應巡航低速起步面臨不同環境不同坡道的情況下更為復雜。通過本文的相關工作，對DCT低速起步控制策略進行優化，實車測試數據表明，本文描述的優化控制邏輯具有有效性和可行性?；谂ぞ卣埱蠼涌谂cPID共同的調節性使得DCT低速起步控制策略更可控，調試起來更為方便，也降低了與正常起步之間的差異性，更好的滿足了DCT低速起步的工程需求，使得起步工況方面的標定更為完善。

【參考文獻】

[1]程秀生，馮巍，陸中華，等.濕式雙離合器自動變速器起步控制[J].農業機械學報，2010，41（1）：18-22.

[2]孔慧芳，周達，鮑偉，等.基于滑模變結構的DCT車輛雙離合器起步控制研究[J].機械傳動，2014（6）：14-18.

[3]王傳金，唐進元，李培軍，等.雙離合器自動變速器DCT的結構特點與工作原理分[J].機械傳動，2008，32（6）：94-97.

[4]胡亮，朱成，張友皇.濕式雙離合器自動變速器的起步控制[J].汽車實用技術，2017，000（014）：32-35.