自动变速器智能控制方案

全新的变速器采用模块化设计，智能化控制新技术将使驾驶汽车变得更加轻松，其实施将带来机械传动领域的数字革命。那是因为它具有一定的“智慧”，而且具有模仿人体大脑功能及决策的功能，其传感器能够自动感知不同驾驶员的驾驶性情、不同路况，识别出行驶阻力、上坡、下坡等路况信息，并将相关信息告诉“大脑”——中央控制器，中央控制器则根据传感器提供的信息自动地在最佳时间进行换挡变速，并同步控制发动机输出恰当的扭矩和转速。驾驶员只需任意操作加速踏板，就可实现自动换挡变速。新型智能化自动变速器的实施将带来机械传动领域的数字革命，将把传统的汽车升华成骑在轮子上的“计算机”。

就新型自动变速器除一些其他新式控制类型外，大部分自动变速器的“适应性控制”意义较大。因此我们完全有必要了解一下其控制意义，这种“适应性控制”功能根据其控制类型大致分为动态控制和稳态控制。

动态控制主要用于监控换挡时的传动比的变化，这种反馈式控制主要用于精确的控制换挡油压。而稳态控制主要是考虑换挡执行元件摩擦片材料的摩擦系数发生变化时带来的影响。第一是温度的影响，计算机通过变速器内部的油温度传感器感知ATF温度的变化，使材料的摩擦系数随油温升高而变化的因素能在计算机控制程序中加以修正。第二是摩擦系数降低的影响。摩擦系数降低有两方面的原因，首先是可能的泄漏，离合器的泄漏会造成容量下降，引起摩擦片打滑、发热，进而使摩擦系数进一步降低最终导致变速器摩擦片烧损；其次是自然磨损，离合器、制动器中的摩擦片长时间摩擦必然形成磨损，磨损后导致元件充油时间加长继而使摩擦系数降低。通用公司大部分自动变速器所采用的控制方法：当一个挡位状态确定后，计算机通过输入及输出轴转速传感器监控齿轮传动比，如果不是所要求的传动比（与计算机内部存储数据进行比较得到），比如说离合器或制动器打滑即会得到错误的传动比，这样为了维持换挡压力通过微电脑控制电磁阀使油压进一步升高，直至得到该正确传动比。这个调节程序对传动比的偏离非常灵敏，可以起到保护自动变速器的作用，也使得油泵能在最小所需压力下工作，有利于提高经济性，这就是一些美国车系的自动变速器闭环控制。

对于模糊控制它不依赖于系统精确的数学模型，它采用的探索式控制规则本质上是线性的，而且模糊控制对过程参数改变不敏感，这对于经常在不同工况下工作的自动变速器来说是非常重要的。运用模糊理论进行控制的关键是模糊控制器的设计。模糊控制器是模拟人类控制特征的一种语言控制器，其设计主要包括模糊控制器的结构选择、模糊规则的选取、确定模糊控制器模糊化和解模糊方法及模糊控制器输入和输出变量等，核心是模糊规则的选取，总结一下模糊控制的功能，说白了就是微电脑具有模仿人体大脑的功能能够预测到驾驶者的下一个动作，并最终实现最佳换挡时间控制等。

1.自动变速器的闭环控制

使用传感器实际是一个给TCM提供反馈信息的传感器。主要负责监测液压控制单元调节后的ATF压力，以此防止与换挡程序不符的离合器或制动器接合压力（图5-32）。

图5-32　油压传感器(www.xing528.com)

2.自动变速器的重叠换挡控制

换挡过程实际上是摩擦元件的摩擦力交替的过程，在常见的摩擦式离合器—离合器或离合器—制动器换挡中，若摩擦力矩替换过程的定时不当，将会引起输出扭矩的急剧变动。两个离合器之间或离合器与制动器之间摩擦力矩的替换，总会有或多或少的中断间隔或重叠。重叠不足或重叠过多，都会产生不应有的换挡冲击，见图5-33。

图5-33　重叠换挡控制

重叠不足是指待分离的离合器过快地泄油分离，待接合的离合器未能建立足够的油压，因而出现两个离合器传递扭矩间断的现象。在这个重叠不足的时间内，输出扭矩先是下降过多，随后又急剧上升，形成较大的扭矩扰动。与此同时，发动机转速也得不到平稳的过渡，先是因负荷减小而增速，后又因负荷急剧增大而降速。

重叠过多是指在待接合的离合器已经能够传递很大的扭矩时，应分离的离合器还没有很好地泄油分离，因而出现两个执行机构同时工作的情况。在一个短暂时间内，两个挡位重叠工作，使发动机和输出轴都受到制动作用，因而输出轴有很大的扭矩扰动。随后又因应分离的离合器分离，使变速器输出轴的扭矩又急剧升高。重叠过多的扭矩扰动比重叠不足时更严重。同时发动机的转速先是急降，后再回升，表现出不稳的情况。重叠过多的升挡过程最不平稳。

所以要对两个交替换挡的执行元件的泄油充油过程进行控制，以得到最满意的交替衔接，过去传统自动变速器是通过换挡定时控制来避免换挡执行元件交替转换时出现时间差和过度重叠的现象。 而在一些新式自动变速器换挡控制上允许两个元件交替转换时出现重叠，目前一些5前速和6前速变速器具有这种重叠换挡控制。例如德国采埃孚公司生产的6HP系列变速器在执行全部换挡（从第1-6 挡位和从第6-1 挡位）时，相邻两挡的换挡执行元件在交替作业时出现重叠现象就是所谓的重叠换挡。也就是说，在换挡期间，正在传递力的离合器在释放前保持一段时间，直到相应的准换挡离合器随着正在传递力的离合器压力的下降接收到适合的扭矩为止。扭矩的协调是通过加挡时短时间降低发动机扭矩，或在减挡时增加发动机扭矩来支持换挡过程。

重叠换挡的最大优势：借助于重叠换挡，使用离合器的电子液压控制几乎可以替代空转。