基于动力换挡变速箱换挡控制策略的研究

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1、基于动力换挡变速箱换挡控制策略的研究摘要：介绍了机械式平地机动力换挡变速箱的技术现状以及一些评价换挡品质的指标，对当前影响动力换挡变速箱换挡品质的典型控制策略进行了理论分析和测试研究，针对典型控制策略中出现的一些常见异常现象，结合测试数据总结了引起异常的原因并提出了解决途径，对提升平地机的换挡品质和设置控制策略具有重要的理论和实践价值。关键词：机械式平地机；动力换挡变速箱；换挡策略；测试中图分类号：U415.51文献标志码：BAbstract：Thestatusquoofpowershifttechnologyofgearboxofmotorgr

2、aderandseveralindicesforshiftingqualityevaluationwereintroduced,andtypicalcontrolstrategiesnowadayswhichmightaffectthequalityofpowershiftofgearboxweretheoreticallyanalyzedandtested.Solutionstothoseexceptionalsituationswereproposedcombinedwiththetestdata,whichishelpfultoimprov

3、etheshiftqualityandsetthecontrolstrategies.Keywords：motorgrader；powershiftgearbox；shiftingstrategy；test0引言电控动力换挡变速箱作为机械式平地机最为重要的部件之一，是平地机动力和速度变换的中枢，其换挡品质对平地机的乘坐舒适性及动力传动系统零部件的使用寿命有很大的影响。对负载变化较快而需要频繁换挡的机械式平地机而言，研究变速箱换挡品质及其控制策略显得尤为重要。研究换挡控制策略的目的在于提升换挡品质，减少换挡冲击，使换挡快捷、平稳、无冲击地进行，进而

4、提高车辆的乘坐舒适性和使用寿命［1］。1动力换挡变速箱的换挡品质评价1.1换挡时间换挡时间是能够反映换挡品质的综合性指标，提高换挡品质要求在平顺换挡的基础上，尽量缩短换挡时间。对于传统的工程车辆而言，换挡时间t可以用以下数学表达式来表在实际的测试过程中，换挡冲击度可直接用行驶方向上的加速度来代替。1.3换挡时间与换挡冲击度的关联对于重载作业的平地机而言，如果换挡时间过长，作业车辆的速度会在瞬间急剧下降，等到换挡完成后，由于车速下降而不再与当前的发动机转速相匹配，将迫使发动机掉速，严重的会使发动机熄火。为了杜绝上述现象，减少离合器滑磨功，提升节能效

5、果，延长摩擦片的使用寿命，就要尽量缩短换挡时间，但这样又会增大换挡冲击度（即换挡过程中有挫车现象），影响乘坐舒适性。所以对换挡品质研究的重点就是兼顾换挡时间和换挡冲击度这对矛盾，采取最优控制策略，以达到在保证车辆作业要求的前提下，满足乘坐舒适性的目的。图1电控动力换挡变速箱2换挡控制策略电控动力换挡变速箱如图1所示,K1〜K8为换挡离合器,A〜H为对应离合器的控制离合的电磁阀。动力换挡变速箱的换挡过程其实就是参与换挡的电磁阀控制对应的离合器结合或者分离，完成动力从输入轴沿着不同的路线传递到输出轴。在国内，电控动力换挡变速箱应用还不广泛，对其控制策

6、略的研究不多，已有的研究主要停留在两个方面：换挡控制时间切换点的选择与参与换挡的离合器油压升降的控制方法。对这两个方面的研究主要是由换挡电磁阀的控制信号形式呈开关信号还是脉宽调制电流来区分，由此而产生的换挡控制策略主要有以下几种典型的方案［45］。2.1开关量控制早期的电控动力换挡变速箱广泛采用开关量来控制，控制过程相对简单，传感器输入的参数十分有限，所以不能实现对离合器离合过程的控制。因此，无论是卸荷离合器，还是加载离合器，一旦控制器发出指令，电磁阀会迅速地做出动作，要么复位关闭，要么阀芯开口至极限位置，整个过程不受其他条件的影响，换挡时间只跟

7、电磁阀本身的启闭特性相关。卸荷离合器压力快速下降，加载离合器压力快速上升,换挡冲击大，整机行进间的顿挫感很强，严重影响乘坐的舒适性。这种换挡控制过程实际上就是卸荷离合器分离、加载离合器接合的过程。两者必须配合好，接合过早时，内部传动会干涉滑磨，接合过晚时，动力会中断，这两种情况都会引起传递扭矩波动，所以一般以卸荷离合器电磁阀失电的时刻为参考点，如图2所示。经过一段延时ty后，立即让加载离合器电磁阀得电，即在卸荷离合器还没有完全脱离开的时候，就让加载离合器开始接合，人为缩短换挡时间。整个换挡过程中，在tm时间段内，两个离合器同时工作，变速箱内部会有

8、一个对抗滑磨的过程，因而有一定的动力损失。由于在这个对抗滑磨的过程中，变速箱对外始终保持一定的速度输出，输出速度先按比例减小，再按比例增