AMT控制技术：温度对执行机构的影响及测试结果

车辆的运行环境是比较恶劣的，AMT系统必须能在-40～125℃甚至更冷或更热的极端环境中正常工作。这个温度变化不止来自于大自然的气候变化，还有车辆本身工作发热、冷却等变化，以及器件摩擦、导体、半导体电损耗发热等导致局部温度变化。温度对AMT和汽车中的很多其他零部件、材料都有影响：

①所有材料的热胀冷缩。

②润滑油流动性变化。

③磁性材料的磁性变化。

④导电材料的电阻变化。

⑤电子器件的特性变化。

⑥弹性材料的弹性变化。

⑦电池等电压源特性的变化。

如果能测量温度并且知道这些自适应参数随温度变化的规律，那么就可以预置好这些参数（跟随温度调整）。如果TCU和ECU有通信功能，则可由发动机的进气温度知道外界温度，由发动机冷却液温度知道发动机及其舱内的温度。新能源车一般都有通信功能，所以电动车和混合动力车中电池包的温度、牵引电动机的温度等，都是可以通过CAN总线得到的非常重要的温度信息。还有12.17中说到的可以通过电流法估算AMT执行机构电动机的温度。基于这些温度信息加上车辆的行驶速度、导体电流、执行器运行等信息，即可以估算其他部件的实时温度。除了前面提到的这些温度，变速器的温度也很关键，因为它们关系到AMT执行机构的运动是否顺畅，润滑是否充分。

为了了解温度对执行机构的直接影响，可对AMT执行机构在不同温度下对应的换档执行时间进行比较。方法：先将装有AMT执行机构的变速器放入温箱，调节到所需测试的温度并保持足够的时间。然后用同样的电源电压、同样的PWM占空比去驱动执行机构的电动机，记录有关数据并进行比较分析。下面是AMT执行机构在不同温度下进行测试的一些结果数据：

先以分离离合器为例，在温度分别设置为14.5℃、-10℃、-20℃、-30℃、-40℃，并让变速器放置足够时间使温度均匀稳定后，采用电源电压为12V、PWM占空比为78%的相同驱动方法驱动某离合器执行机构执行分离离合器的动作。实时记录分离离合器时的位置即得到图12-7所示的曲线组。

从图12-7可以看出，离合器逐渐分离，位置值逐渐增加，但在不同温度下，到达位置顶点的时间不一样。温度为14.5℃和-10℃的时间比较接近，但当温度更低时，变化就越来越明显。当温度等于-120℃时，分离时间达到14.5℃时的2倍多。

图12-8是不同温度下接合离合器的时间图。其结果和分离离合器类似。

对于选档，用同样的方式去驱动某选档执行机构，但是占空比较小，只有39%。其位移、时间和温度的关系如图12-9所示。在这个测试中，-40～-20℃的特性曲线比较接近，和离合器的情况很不相同。

图12-10是在不同温度下挂档的时间比较图。从图12-10可以清楚看出，在-40℃情况下，挂档特别困难，时间特别长。(www.xing528.com)

图12-11是在不同温度下打开节气门的时间比较图。从图12-11中可以

图12-7 在不同温度下离合器位置和时间的比较（200PWM）

图12-8 在不同温度下接合离合器的时间（150PWM）

流是最大电流，最大电流的总趋势是在下降。图12-13中第一次挂档的电流峰值为28.29A，而图12-13中最后一次挂档的电流峰值为21.61A，相差为6.88A，约降低24%，幅度降落相当大。此中电动机温度的变化对电流大小起了很大作用。

图12-13 -40℃下重复挂档和摘档试验

如果将图12-13中每一次挂档的位移曲线重叠起来，就可以得到图12-14。

图12-14 -40℃下重复挂档时间比较

从图12-14可看出，所有挂档位置曲线基本重合，所以挂档时间基本相同。和图12-13进行比较可以看出，虽然电动机电流小了，电动机的驱动转矩小了，但是挂档时间并没有因此而延长。这说明随着搅拌次数的增多，换档机构的润滑得到了改善，每次挂档所需的能量相对小了，这刚好弥补了电动机由于发热而失去的动力——这是一个巧合。另外值得关注的是挂档位移曲线分为两段：开始快速移动365个AD单位只花了约120ms；然后很慢移动约145个AD单位，却花了近600ms。快的部分是挂档的机械通过虚位的过程，慢的部分才是齿套的真正啮合过程。

在低温下离合器的分离和接合也可用同样的方法来分析。测试结果表明，第一次分离离合器所用的时间最长，随后会逐渐缩短。这说明，离合机构经过多次活动后，会越来越容易分离，第一次分离是最难的。这告诉我们，在第一次启用离合器的时候，需要多加力。

了解了温度对AMT的影响后，就可以采取措施补偿温度带来的不利影响。比如，在低温时，必须加大占空比来获得需要的电动机输出转矩，以克服增加的阻力。在低温时，可先让离合器和选/换档执行机构活动活动，以减少其阻力。当然，如果在发动机起动前活动，则这些机构会耗掉一定的电池能量，有可能导致无法起动发动机。在发动机刚起动后就活动这些执行机构，也有可能导致怠速不稳，甚至熄火。发动机运行之后，AMT执行机构的温度一般会自然提高的，所以这要看实际运行情况来决定活动时间。还要注意：在低温下行驶，风的冷却作用很大。